Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Opracowano nową technikę wykrywania zaburzeń pracy mózgu
Opracowano nową technikę wykrywania zaburzeń pracy mózgu
Przenośne urządzenie bazujące na analizie zmiany stężenia tlenu we krwi już niedługo może być powszechnie wykorzystywane w diagnostyce łagodnych wstrząsów mózgu u dzieci, wojskowych czy sportowców.

 

Sam zamysł wykrywania zaburzeń pracy mózgu przez opracowane urządzenie wydaje się banalny. Naukowcy założyli bowiem, że przepływ krwi w organie, który uległ uszkodzeniu jest zmieniony w porównaniu z prawidłowo funkcjonującym mózgiem. Zmiany te są szczególnie widoczne podczas wykonywania czynności związanych z koniecznością szybkiej reakcji lub uruchomienia bardziej skomplikowanych procesów myślowych. Tego typu zadana wymagają aktywacji mózgu, a co za tym idzie dopływu większej ilości krwi bogatej w tlen do różnych jego obszarów.

Jak jednak zobrazować zmniejszoną wydajność uszkodzonego mózgu w porównaniu z organami zdrowych osób? W tym celu opracowano właśnie wspomniane urządzenie. Jest ono swoistym rodzajem pulsoksymetru posiadającego zdolność nieinwazyjnej rejestracji zmian i obrazowania ich. Aparat wykorzystuje funkcjonalną spektroskopię w zakresie długości fal odpowiadających bliskiej podczerwieni (fNIRS, ang. functional near infrared spectroscopy). Czujniki umieszczane na głowie pacjenta wysyłają do mózgu sygnały świetlne, a następnie rejestrują absorpcję światła o określonych długościach fali. Stopień pochłaniania przez czerwone krwinki światła czerwonego i podczerwonego jest zależny od nasycenia hemoglobiny tlenem.

Pomysł wydaje się logiczny, jak jednak udowodnić, że takie podejście można wykorzystać do badania zaburzeń pracy mózgu? Pierwszy przychodzący na myśl argument dowodzący, że zaproponowany sposób nie będzie wiarygodny to taki, że tkanki znajdujące się pomiędzy naczyniami krwionośnymi, a powierzchnią głowy w pewnym stopniu również pochłaniają promieniowanie zaburzając uzyskiwany sygnał. W tym momencie należy jednak zagłębić się nieco bardziej w zasadę spektroskopii w bliskiej podczerwieni. Chwila lektury i już wiemy, że technika ta wykorzystuje długości fali światła w zakresie 700-900 nm. Okazuje się, że skóra, tkanki i kością nie mają zdolności pochłaniania tego promieniowania, a więc podczas badania są w zasadzie "przezroczyste" i nie zaburzają sygnału. 

W teorii więc wszystko wydaje się być w porządku, ale konieczne są oczywiście badania. Bo to przecież praktyka lubi wytykać błędy. Autorzy urządzenia bazującego na fNIRS przeprowadzili więc wstępne testy. Ze względu na nieinwazyjność metody odbyły się one na ludziach i obejmowały grupę 14 osób. Pięciu z uczestników badania nie było narażonych na uszkodzenia mózgu, natomiast pozostali mieli objawy wstrząsu mózgu wynikającego z wypadków sportowych. Osobom z obu grup polecono wykonać te same zadania związane z symulacją procesów myślowych. W tym czasie rejestrowano zmiany natlenienia krwi w różnych rejonach mózgu. Dzięki obecności w badaniu osób bez zaburzeń zaobserwowano, które dokładnie obszary ulegają aktywacji podczas wykonywania określonych zadań. Porównanie obrazów uzyskanych od obu grup osób pozwoliło na wyciągnięcie wstępnych wniosków o słuszności opracowanego podejścia. Okazało się, że mózgi pacjentów po urazach są mniej wydajne i angażują zdecydowanie większe obszary przy wykonywaniu pracy niż nieuszkodzone organy. Mobilizację tę zaobserwowano właśnie poprzez wzrost stężenia tlenu w doprowadzanej do nich krwi. Jednocześnie poczynione obserwacje i wyciągnięte z nich wnioski są adekwatne do wykonanych wcześniej badań rezonansu magnetycznego (MRI, ang. magnetic resonance imaging) u uczestników badania. 

Okazuje się zatem, że nowe urządzenie ma szanse na stworzenie konkurencji MRI. Na jego korzyść przemawia głównie dużo niższa cena i mobilność – aparat jest bowiem stosunkowo niewielki i można go bez problemu przenosić. Dodatkowo umożliwia on jednoczesną analizę informacji przestrzennych i czasowych, a więc określenie który obszar mózgu ulega aktywacji w którym momencie. Jego zastosowanie upatruje się główne do szybkich analiz pracy mózgu u sportowców, którzy są nieustannie narażeni na łagodne wstrząsy tego organu.

KOMENTARZE
Newsletter