大型磁铁和放射性示踪剂请靠边站——很快，只需用几十盏红灯照射头皮就能揭示一些大脑活动。《自然·光子学》杂志上的一项新研究发现，这种光学技术可以复制功能性磁共振成像实验，而且更舒适、更便携、更便宜。
该方法是对漫射光学层析成像技术（DOT）的改进，该技术使用设备将微小的红光点照射到受试者的头皮上，并分析反射回来的光。红光会从血液中的红色血红蛋白反射出来，但与其他颜色的组织相互作用较少，这使得研究人员能够获得类似于功能性磁共振成像的图像，显示工作状态下大脑中血流的变化。多年来，试图使用 DOT 的研究人员一直受到限制，因为难以将许多重型光源和探测器封装到头部周围的小区域内。他们还需要更好的技术来分析探测器收集的大量数据。
现在，圣路易斯华盛顿大学和英国伯明翰大学的研究人员报告称，他们已经解决了这些问题，并完成了首次高密度 DOT (HD-DOT) 脑部扫描。该团队首先设计了一种“双光环”结构，以支撑 96 个光源和 92 个探测器的重量，是早期阵列数量的两倍多。研究人员还解决了与如此多光源相关的计算挑战——例如，他们找到了如何过滤头皮和其他组织中血流干扰的方法。然后，该团队使用 HD-DOT 成功地复制了视觉和语言处理的功能性磁共振成像研究——这对于其他功能性磁共振成像替代方案（如功能性近红外光谱或脑电图）来说是不可能完成的任务，因为这些替代方案无法覆盖足够大的脑区，或者分辨率不足以精确定位活跃的脑区。最后，该团队扫描了帕金森病植入电极患者的大脑——功能性磁共振成像永远无法做到这一点，因为该机器会产生电磁波，可能会损坏电子设备，如心脏起搏器。
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华盛顿大学医学院的物理学家、主要作者 Adam Eggebrecht 表示，虽然 HD-DOT 只能穿透约两厘米，这意味着该方法永远无法完全取代功能性磁共振成像，但商业版本的成本将约为十分之一，并且更便携。而两厘米的深度足以研究大脑的许多高阶认知功能，这些功能主要发生在大脑皮层，即大脑的外层褶皱中。Eggebrecht 说，研究人员已经在使用 HD-DOT 研究帕金森病患者和自闭症儿童的脑功能。