Окошко в черепе: ученые исследовали мозг человека ультразвуком во время видеоигры

Впервые ученые использовали ультразвуковые волны, чтобы заглянуть в мозг живого человека. Активность мозга мужчины была записана, когда он выполнял задания за пределами медицинского учреждения, в частности играл в видеоигру.

Чтобы достичь этого, исследователи имплантировали в череп мужчины материал, который позволяет ультразвуковым волнам проходить в мозг. После прохода через это «акустически прозрачное» окно волны отражались от границ между тканями и возвращались к ультразвуковому датчику, подключенному к сканеру. Полученные данные позволили ученым создать картину того, что происходит в мозге — подобно тому, как ультразвуковое сканирование визуализирует плод в утробе матери.

Команда из Калифорнийского технического университета и Университет Южной Калифорнии наблюдала за изменениями объема крови в мозге со временем, увеличивая масштаб в области задней теменной коры и моторной коры, которые имеют отношение к координации движений. Оценка изменений объема крови является одним из способов косвенного отслеживания активности клеток мозга. Когда нейроны активны, им требуется больше кислорода и питательных веществ, которые доставляются кровеносными сосудами.

Новое исследование базируется на предыдущем изучении приматов. Работая с человеком, ученые смогли использовать ультразвуковое изображение, чтобы точно фиксировать нейронную активность во время видеоигры и игры на гитаре. Команда опубликовала исследование в журнале Science Translational Medicine.

Функциональная ультразвуковая визуализация (ультразвук, который отслеживает изменения объема крови в мозге) считается перспективной альтернативой обычным методам визуализации мозга, таким как МРТ. Этот метод более чувствителен к изменениям деятельности мозга, а полученные изображения имеют более высокое разрешение. Также метод не требует от пациентов лежать неподвижно в течение длительного времени.

Таким образом, возможно отслеживать активность мозга пациентов в реальных условиях. Сейчас это также возможно с помощью электроэнцефалографии, но ЭЭГ отслеживает электрическую активность через кожу головы и череп, поэтому она не слишком точная.

Человеческий череп также всегда был барьером для ультразвуковых волн. В исследовании ученые преодолели это препятствие удалением части черепа. Это было сделано с лечебной целью, чтобы уменьшить давление в мозге пациента после тяжелой черепно-мозговой травмы. Обычно пациентам в подобных случаях устанавливают титановую сетку или изготовленный на заказ имплант. В этом случае команда создала акустически прозрачный имплант. В будущем новая методика может не ограничиваться пациентами с ЧМТ, говорят авторы исследования.

Источник: LiveScience