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科学家实现光信号穿透完整人脑：深部成像设备研发获突破!

发布于：2025-06-17 作者：凹凸曼 阅读：20

据媒体报道，英国格拉斯哥大学研究团队取得一项重大突破：首次成功探测到穿透成年人完整头骨的光信号。这项发表于《神经光子学》杂志的最新研究，突破了现有光学脑成像技术的深度限制，有望催生能探测更深层脑组织的新型设备。

近红外光谱技术（fNIRS）作为一种无创脑功能检测手段已应用数十年。其原理是通过分析大脑血流对特定波长近红外光的吸收变化，间接反映神经活动。

尽管具备便携、成本较低等优势，传统fNIRS存在显著局限：光线仅能穿透至大脑表层约4厘米深度，难以触及与记忆、情绪调控、运动功能等密切相关的深部脑区。这导致在不依赖昂贵且笨重的磁共振成像（MRI）设备时，深部脑组织研究面临技术瓶颈。

为克服这一难题，研究团队设计了创新性的实验方案：采用高功率脉冲激光作为光源，配合超高灵敏度的单光子探测器，并在严格屏蔽环境光的条件下进行测量。最终，他们成功记录到从头部一侧入射、穿透整个颅骨并从另一侧穿出的微弱光信号。

为确保结果的可靠性，团队不仅进行了精密的人体头骨穿透实验，还利用计算机模拟技术完整重建了光线在颅脑多层结构（如头皮、颅骨、脑脊液、脑组织）中的传播路径。模拟结果与实验数据高度吻合，并揭示了一个重要现象：光子穿越复杂颅脑组织时，会优先沿着脑脊液等散射系数较低的结构传播。

尽管当前技术仍存在局限——单次检测过程耗时约30分钟，且受试者需为浅肤色并无毛发区域——但这项原理验证性研究为开发下一代fNIRS系统提供了全新的设计思路和物理基础。

研究团队展望，随着光源、探测器及相关算法的持续迭代优化，这种穿透式光学检测方法有望发展成为一种便携、经济的深部脑成像方案。未来，该技术或可应用于脑卒中、脑外伤、脑肿瘤等疾病的床边或现场快速诊断，特别是在无法使用大型MRI设备的特殊场景（如野战医疗、资源匮乏地区）中发挥独特优势。

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