人类大脑既是科学探索的驱动力,也是研究对象本身。这个器官承载着我们的全部人性,但这些软组织如何共同创造出我们的意识,一直是科学界未解的世纪难题。虽然现代科学已能确定杏仁核是恐惧感的产生区域等知识,但这些发现大多基于实验室环境下的受控实验。
荷兰伊拉斯谟大学医学中心的科学家们近期在《科学进展》期刊发表的研究,正是要突破这种局限。他们利用功能性超声波成像技术(fUSi),首次实现了对自由活动受试者的大脑活动监测。不过这项技术需要先进行外科手术——在受试者颅骨植入塑料"窗口"。
研究第一作者萨达夫·索洛基博士解释:"虽然听起来有些激进,但接受过该手术的患者表示愿意这么做,既为了推动科学发展,也因为他们看到了潜在的临床价值。"
这项技术的实际应用潜力巨大:在清醒状态下的脑部手术中可提升安全性,还可能为抑郁症等精神疾病研究提供新视角。研究团队预计未来十年内将开发出可穿戴式超声波监测设备,实现对大脑活动的持续监测。
fUSi技术原理与产前超声类似,通过检测脑部血流变化间接反映神经活动。相比脑电图(EEG)的浅层监测和fMRI扫描的环境限制,这种技术能够提供更高精度和稳定性。研究团队通过植入颅骨窗口的3D打印头盔进行监测,该设备外形类似覆盖面部的超级英雄面具,在实验中成功捕捉到受试者进行刷脸、舔唇、推车行走等日常动作时的脑部活动。
索洛基博士强调,这项技术已经达到与传统fMRI相当的监测水平,标志着脑外科手术和日常生活脑行为研究的重要突破。参与研究的乌尔里希医疗中心神经生理学家克莱尔·纳斯塔金博士补充指出,持续监测可能帮助科学家掌握抑郁症患者脑部状态的动态变化,为个性化治疗提供依据。
虽然目前的颅骨开窗和笨重头盔令该技术难以普及,但研究团队正在推进微型化改进:未来的植入窗口可能缩小至硬币大小,并发展成类似抗癫痫植入设备的24小时监测系统。这种设备或将超越埃隆·马斯克的Neuralink技术,因其能提供更全面的脑活动监测。
研究者期待通过这种技术发现与季节、激素变化相关的大脑特征,为抑郁症干预提供更精准的时机选择。尽管这类可穿戴设备的数据会自动传输给医疗团队,但研究者建议普通患者不宜直接获取数据,以避免不必要的心理负担。
目前这项技术仍处于临床研究阶段,索洛基博士预计至少需要十年时间才能实现广泛应用,为神经外科和脑科学研究提供革命性工具。
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