Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα εμφύτευμα για το κρανίο ενός άνδρα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της εγκεφαλικής του δραστηριότητας μέσω κυμάτων υπερήχων.
Σε πρώτη φάση, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν κύματα υπερήχων για να κοιτάξουν μέσα στον εγκέφαλο ενός ατόμου . Η εγκεφαλική δραστηριότητα του άνδρα καταγράφηκε καθώς ολοκλήρωσε εργασίες εκτός ιατρικής εγκατάστασης, συμπεριλαμβανομένου του παιχνιδιού βιντεοπαιχνιδιού.

Για να επιτύχουν αυτό το κατόρθωμα, οι ερευνητές εμφύτευσαν ένα υλικό στο κρανίο του άνδρα που επέτρεπε στα υπερηχητικά κύματα να περάσουν στον εγκέφαλό του.

Αφού μπήκαν μέσα από αυτό το «ακουστικά διαφανές» παράθυρο, αυτά τα κύματα αναπήδησαν από τα όρια μεταξύ των ιστών. Μερικά από τα κύματα που αναπηδούσαν επέστρεψαν στη συνέχεια στον ανιχνευτή υπερήχων, ο οποίος ήταν συνδεδεμένος με έναν σαρωτή. Τα δεδομένα επέτρεψαν στους επιστήμονες να δημιουργήσουν μια εικόνα του τι συνέβαινε στον εγκέφαλο του άνδρα, παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο οι σαρώσεις υπερήχων μπορούν να απεικονίσουν ένα έμβρυο στη μήτρα .

Η ομάδα παρακολούθησε τις αλλαγές στον όγκο του αίματος στον εγκέφαλο με την πάροδο του χρόνου, μεγεθύνοντας συγκεκριμένα τις περιοχές του εγκεφάλου που ονομάζονται οπίσθιος βρεγματικός φλοιός και κινητικός φλοιός . Και οι δύο αυτές περιοχές βοηθούν στον συντονισμό της κίνησης.

Η αξιολόγηση των αλλαγών στον όγκο του αίματος είναι ένας τρόπος για να παρακολουθείτε έμμεσα τη δραστηριότητα των εγκεφαλικών κυττάρων. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν οι νευρώνες είναι πιο ενεργοί, απαιτούν περισσότερο οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά, τα οποία παρέχονται από τα αιμοφόρα αγγεία .

Η νέα μελέτη βασίστηκε σε προηγούμενη έρευνα σε πρωτεύοντα μη ανθρώπινα. Τώρα, δουλεύοντας με ένα άτομο, οι επιστήμονες μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν απεικόνιση υπερήχων για να παρακολουθήσουν την ακριβή νευρική δραστηριότητα που εκτυλίσσεται στον εγκέφαλο ενός άνδρα καθώς εκτελούσε διάφορες εργασίες, όπως το να παίζει ένα απλό βιντεοπαιχνίδι και να χτυπάει μια κιθάρα. Η ομάδα περιέγραψε τα ευρήματά της σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στις 29 Μαΐου στο περιοδικό Science Translational Medicine .

Η λειτουργική απεικόνιση με υπερήχους – δηλαδή ο υπέρηχος που παρακολουθεί τις αλλαγές στον όγκο του αίματος στον εγκέφαλο – θεωρείται μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση σε σχέση με τις συμβατικές τεχνικές απεικόνισης του εγκεφάλου, όπως η λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (fMRI). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι πιστεύεται ότι είναι πιο ευαίσθητο σε αλλαγές στην εγκεφαλική δραστηριότητα. Επιπλέον, οι εικόνες που προκύπτουν έχουν υψηλότερη ανάλυση και η μέθοδος δεν απαιτεί από τους ασθενείς να παραμένουν ακίνητοι σε ένα μηχάνημα για παρατεταμένες χρονικές περιόδους σε ένα νοσοκομείο.

Ως εκ τούτου, θα μπορούσατε θεωρητικά να παρακολουθείτε την εγκεφαλική δραστηριότητα των ασθενών σε πραγματικές συνθήκες. Αυτό είναι επί του παρόντος δυνατό με το περιπατητικό ΗΕΓ , αλλά το ΗΕΓ παρακολουθεί την ηλεκτρική δραστηριότητα, αντί τη ροή του αίματος, και το κάνει μέσω του δέρματος του κεφαλιού και του κρανίου, επομένως δεν είναι εξαιρετικά ακριβές.

Ομοίως, το ανθρώπινο κρανίο ήταν ιστορικά εμπόδιο στα υπερηχητικά κύματα , εμποδίζοντάς τα να εισέλθουν στον εγκέφαλο. Γι’ αυτό, στη νέα μελέτη, ο Liu και οι συνεργάτες του ξεπέρασαν αυτό το εμπόδιο δοκιμάζοντας την προσέγγισή τους σε έναν ασθενή που είχε αφαιρέσει μέρος του κρανίου του. Αυτό είχε γίνει για να ανακουφιστεί η πίεση στον εγκέφαλό του μετά από μια σοβαρή τραυματική εγκεφαλική βλάβη (TBI).

Κανονικά, στους ασθενείς με ΤΒΙ που υποβάλλονται σε αυτή τη διαδικασία χορηγείται ένα πλέγμα τιτανίου ή ένα ειδικό εμφύτευμα για να αντικαταστήσει το τμήμα του κρανίου τους που λείπει . Σε αυτή την περίπτωση, η ομάδα κατασκεύασε το ακουστικά διαφανές εμφύτευμα. Στο μέλλον, η νέα τεχνική μπορεί να μην περιορίζεται σε ασθενείς με ΤΒΙ, είπαν οι συγγραφείς της μελέτης.

«Υπάρχει μια σειρά από παρεμβάσεις που απαιτούν αφαίρεση ενός τμήματος του κρανίου», δήλωσε στη δήλωση ο Mikhail Shapiro , συν-ανώτερος συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής χημικής μηχανικής και ιατρικής μηχανικής στο Caltech. «Έτσι, υπάρχουν πολλοί ασθενείς που θα μπορούσαν ενδεχομένως να ωφεληθούν από ένα κρανιακό εμφύτευμα που είναι διαφανές στα ακουστικά σήματα που χρησιμοποιεί ο υπέρηχος».

Δείτε ΕΔΩ

photo: freepik