科技日報(bào)記者?張夢然

據(jù)最新一期《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》報(bào)道，美國加州理工學(xué)院研究人員在人類頭骨上設(shè)計(jì)了一種“定制窗口”，可用于將大腦活動(dòng)數(shù)據(jù)可視化。這種顱窗使研究人員能在非手術(shù)室環(huán)境通過超聲成像觀察人類的大腦活動(dòng)。該技術(shù)為臨床醫(yī)生和神經(jīng)科學(xué)家提供一種侵入性較小方法，以高分辨率研究大腦。

功能性超聲成像平面與解剖學(xué)MRI掃描。
圖片來源：《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》

為了研究、診斷和治療腦部疾病，科學(xué)家首先要能夠測量大腦功能。然而，許多記錄大腦活動(dòng)的現(xiàn)有技術(shù)是高度侵入性的，或者不能在手術(shù)室外進(jìn)行。其他侵入性較小的方法（如MRI）不夠靈敏，也會(huì)限制參與者的運(yùn)動(dòng)。目前一種很有前途的方法是功能性超聲成像，這種技術(shù)非常靈敏，可以大規(guī)模捕獲高分辨率圖像，但卻無法透過成年人厚厚的頭骨進(jìn)行。

研究團(tuán)隊(duì)此次創(chuàng)造性地克服了這一障礙，用聚合物頭骨替代材料構(gòu)建了一個(gè)聲學(xué)“窗口”，借此能夠透過人類頭骨進(jìn)行功能超聲成像。在對大鼠進(jìn)行一些初步測試后，研究團(tuán)隊(duì)在一名成年志愿者身上安裝了一個(gè)由聚甲基丙烯酸甲酯制成的聲學(xué)“窗口”。該志愿者曾在創(chuàng)傷性腦損傷后接受了顱骨重建手術(shù)。

利用超聲波透過“窗口”成像，研究團(tuán)隊(duì)成功記錄了志愿者在手術(shù)室外的大腦活動(dòng)。當(dāng)志愿者玩“連接點(diǎn)”視頻游戲時(shí)，他們解碼了皮層的活動(dòng)；在志愿者彈奏吉他時(shí)，也能繪制出皮層反應(yīng)。

研究人員表示，這種“訪問”大腦的方式將使廣大腦損傷患者直接獲益，并為神經(jīng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)、治療方法改進(jìn)以及腦機(jī)接口發(fā)展打開一扇新的窗口。

總編輯圈點(diǎn)：

科學(xué)家怎樣探測人類脆弱而復(fù)雜的大腦？簡單來說，第一種是有損方式，譬如生理解剖、植入電極等，都屬于風(fēng)險(xiǎn)較高的手術(shù)，且容易有后遺癥，對一般科研任務(wù)來說并不適用。第二種無損方式在研究中比較常見，像腦電圖、功能磁共振成像、正電子發(fā)射斷層顯像，它們的缺點(diǎn)就是遠(yuǎn)不如第一種精準(zhǔn)?，F(xiàn)在，科學(xué)家打開了這扇“聲學(xué)顱窗”，結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避了它們的缺陷，能更直接安全地記錄大腦活動(dòng)，進(jìn)而研究大腦機(jī)能，治療腦部疾病，甚至操控外界設(shè)備。