4 Minuten
Smegenų švytėjimas: mokslinis pagrindas
Jau dešimtmečius mokslininkai žavisi bioliuminescijos reiškiniu gamtoje – ši savybė būdinga įvairioms gyvūnų ir augalų rūšims, tokioms kaip jonvabaliai, medūzos ar tam tikri grybai. Skirtingai nei šios švytinčios būtybės, žmonės dažniausiai nesiejami su matomos šviesos spinduliavimu. Vis dėlto, nuo pat XX a. pradžios vis daugėja įrodymų, kad ir žmogaus audiniai skleidžia ypač silpną švytėjimą. Tokie spinduliavimai, vadinami biopotais (arba itin silpnais fotonų emisija – UPE), yra tokie mažo intensyvumo, kad jų plika akimi nepastebime, tačiau šiuolaikinės technologijos mokslininkams leidžia atskleisti šio reiškinio paslaptis.
Biopotai patenka į beveik matomos ar net matomos šviesos spektrą ir yra laikomi medžiagų apykaitos procesų mūsų ląstelėse šalutiniu produktu. Nors visi objektai, kurių temperatūra viršija absoliutų nulį, skleidžia tam tikrą elektromagnetinę spinduliuotę, UPE skiriasi nuo įprastos terminės spinduliuotės ir atspindi unikalų biologinės veiklos pėdsaką.
Kaip matuojama smegenų skleidžiama šviesa? Tyrimo metodika
Kanados Algomos universiteto biologės dr. Hayley Casey vadovaujamo pilotinio tyrimo metu buvo gilinamasi į UPE tyrimus viename svarbiausių žmogaus organų – smegenyse. Mokslininkų komanda bandė užfiksuoti ir apibūdinti labai silpną fotonų emisiją, kuri sklinda iš sveikų žmonių smegenų skirtingomis sąlygomis, siekdama nustatyti, ar šis subtilus švytėjimas gali būti susijęs su tam tikromis smegenų funkcijomis.
Tyrime dalyvavę savanoriai buvo patalpinti į visiškai tamsias erdves, kad būtų išvengta pašalinių šviesos šaltinių trukdžių. Smegenų veiklai stebėti kiekvienam tyrimo dalyviui buvo uždėta elektroencefalografijos (EEG) kepurė, leidžianti fiksuoti elektrinį aktyvumą ant galvos odos. Be to, aplink dalyvius buvo išdėstyti itin jautrūs fotomultiplikaatoriai – specializuoti jutikliai, gebantys aptikti net silpniausią šviesą.
Tyrimo testai buvo atliekami tiek ramybės metu, tiek atliekant klausos suvokimo užduotis, visais atvejais esant visiškoje tamsoje. Visose situacijose tyrėjai užfiksavo UPE, sklindančias nuo galvos, ir patvirtino, kad žmonės nuolat skleidžia šį silpną šviesos signalą. Pastebėta, kad biopotų intensyvumas ir pasiskirstymas glaudžiai koreliuoja su EEG rodmenų pokyčiais, o tai liudija tiesioginį biopotų ryšį su smegenų funkcinėmis būsenomis.
Pagrindiniai atradimai: smegenų funkcijos stebėjimas per itin silpnus fotonus
Šis tyrimas reikšmingai parodė, kad iš smegenų sklindantys biopotų signalai gali būti aiškiai atskirti nuo aplinkos šviesos foninių trukdžių. Itin svarbu, kad atliekant tam tikras kognityvines užduotis UPE modeliai stabilizuodavosi ir rodydavo nuoseklų raštą, būdingą specifiniam smegenų aktyvumui.
Šis proveržis rodo galimą naujos srities – fotoencefalografijos – atsiradimą. Tyrėjų siūloma metodika galėtų padėti vertinti smegenų sveikatą ir neurologinę būklę tiriant biopotų signalus. Nors iki šiol EEG yra pagrindinis smegenų bangoms stebėti skirtas įrankis, UPE matavimas gali pasiūlyti visiškai neinvazinį metodą, leidžiantį tirti ląstelių metabolizmą ir dinamiką be elektrodų ar žymenų naudojimo.
Kaip pažymėjo dr. Casey komanda: „Parodėme, kad iš smegenų sklindantys UPE signalai gali būti atskirti nuo fono fotonų. Mūsų rezultatai rodo, kad tam tikros užduotys pasižymi pastovia UPE reikšme.“ Šie duomenys atveria naujus kelius gyvos smegenų veiklos tyrimams.
Praktinės galimybės ir ateities perspektyvos
Mokslininkai šiuo metu nagrinėja, kaip anatominiai skirtumai, sveikatos būklė ar neurologiniai sutrikimai gali paveikti iš smegenų sklindančių biopotų intensyvumą ir pasiskirstymą. Individualaus UPE „piršto atspaudo“ nustatymas galėtų leisti medikams sudaryti žmogaus normos profilį ir laiku aptikti nukrypimus, galinčius signalizuoti ligą ar pažeidimą.
Be to, tobulinant šviesos aptikimo įrangą – ypač kuriant pažangesnius filtrus ir stiprintuvus – bus galima tiksliau išskirti ir įvertinti svarbius UPE raštus ne tik sveikų asmenų, bet ir pacientų, sergančių neurologinėmis ligomis, tyrimuose. Tyrėjų teigimu, ateityje siekiama „parinkti filtrus ir stiprintuvus, kurie leistų išskirti ir sustiprinti specifines UPE savybes tiek sveikuose, tiek sergančiuose smegenyse“, o tai gali atverti naujus kelius diagnostinei neurologijai.
Išvados
Nematoma žmogaus smegenų šviesa, plika akimi nefiksuojama, bet išmatuojama pažangių technologijų pagalba, gali pakeisti mūsų supratimą apie smegenų veiklą ir sveikatą. Nors fotoencefalografija tebėra nauja koncepcija, jos galimybės neinvazyviai, realiuoju laiku tirti neurologinius procesus kelia didelį mokslinį ir medicininį susidomėjimą. Tobulėjant tyrimams, gebėjimas iššifruoti smegenų biopotų „kalbą“ gali atverti visiškai naujus diagnostikos horizontus, o unikalūs šviesos parašai ateityje gali padėti suprasti žmogaus sąmonės ir pažinimo paslaptis.
Kommentare