Imágenes cerebrales ópticas, “vea a través” de su cerebro con un casco de lectura cerebral
Usamos nuestro cerebro para pensar todos los días, pero el cerebro humano es complejo, sutil y misterioso, por lo que aún sabemos muy poco al respecto. Pero el desarrollo de la tecnología de imágenes cerebrales a lo largo de los años ha traído nuevos avances a los científicos que estudian cómo funciona el cerebro humano.
Investigadores de Kernel, una startup de neurotecnología en los Estados Unidos, han desarrollado un dispositivo portátil llamado "Kernel Flow". Este dispositivo similar a un casco utiliza la tecnología TD-fNIRS (espectroscopía de infrarrojo cercano funcional en el dominio del tiempo). Los cambios locales de oxígeno en la sangre se registraron para medir actividad cerebral
▲ Imagen de: Kernel
La mayoría de los sistemas de escaneo cerebral no invasivos emplean la tecnología fNIRS (espectroscopía de infrarrojo cercano de onda continua), que utiliza luz en el espectro del infrarrojo cercano para medir los cambios en la absorción de luz por parte de la hemoglobina en la sangre que circula en el cerebro. TD-fNIR se considera el estándar de oro para los dispositivos ópticos de imágenes cerebrales no invasivos, y no es una tecnología nueva, pero problemas como el alto costo, la complejidad, el gran tamaño y la baja frecuencia de muestreo limitan su aplicación.
▲ Imagen de: Kernel
Kernel Flow consta de 52 módulos distribuidos en cuatro regiones que cubren las cortezas frontal, parietal, temporal y occipital. Cada módulo contiene un detector y una fuente de láser, que puede emitir dos longitudes de onda diferentes de luz láser, 690nm y 850nm, y llegar al cerebro a través del cuero cabelludo.
▲ Imagen de: Kernel
Hay seis detectores dispuestos en forma hexagonal alrededor de la fuente de láser, y cada detector está a 10 mm de la fuente de luz. El detector recoge la luz reflejada, registra el tiempo de llegada de los fotones y puede detectar más de mil millones de fotones por segundo.
El detector registra los tiempos de llegada de los fotones detectados como un histograma a una frecuencia de muestreo de 200 Hz, con una frecuencia de muestreo de 7,1 Hz para todo el sistema. Estos detectores, diseñados para altas tasas de conteo de fotones, están optimizados para mediciones ToF de tomografía óptica difusa, con velocidades de procesamiento superiores a 1 × 109/seg.
▲ Imagen de: SPIE.DIGITALLIBRARY
En una prueba de neurociencia realizada por Kernel, dos voluntarios que participaron tuvieron cambios hemodinámicos significativos en los canales de la corteza motora durante una tarea de golpeteo con los dedos. Además, el sistema TD-fNIR de Kernel Flow identificó oscilaciones en los latidos del corazón utilizando un canal de muestreo alto en la frente de uno de los voluntarios.
▲Datos de prueba de voluntarios, imagen de: SPIE.DIGITALLIBRARY
Además de estas pruebas, Kernel planea usar Flow para realizar varios estudios con diferentes objetivos. Por ejemplo, las imágenes del cerebro se utilizan para comprender las emociones, los efectos secundarios de las drogas psicodélicas como la ketamina y la capacidad de atención.
Sin embargo, los investigadores de Kernel dicen que la tecnología actualmente tiene ciertas limitaciones, como la textura del cabello y el tipo de piel que pueden afectar los resultados de las imágenes cerebrales.
▲ Imagen de: Twitter
Pero el dispositivo actual, que pesa solo 2,2 kilogramos y está construido con pequeños controladores láser, circuitos integrados personalizados y detectores dedicados, ya funciona como un sistema de sobremesa. Si bien la viabilidad comercial aún tiene que mejorar, es posible que no pase mucho tiempo antes de que podamos medir la función cerebral de la misma manera que medimos la frecuencia cardíaca.
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