科学家探测到穿透人脑的光信号 有望催生新型光学设备

英国格拉斯哥大学研究团队首次成功探测到穿越成年人完整头骨的光信号。这项发表于最新一期《神经光子学》杂志的研究成果，突破了现有技术探测深度的限制，或将催生能探测更深层脑组织的新型光学设备。

近红外光谱技术（fNIRS）作为无创脑检测手段已应用数十年。该技术通过分析大脑血液对光线的吸收特征，间接反映脑部活动情况。虽然具有便携、经济等优势，但传统fNIRS存在明显局限：光线仅能抵达大脑表层约4厘米深度，难以触及与记忆、情绪调控、运动功能相关的深部脑区。这使得在不依赖昂贵笨重的磁共振成像设备时，深部脑组织研究始终面临技术瓶颈。

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光线穿透颅脑的模拟路径示意图

在此次实验中，研究团队采用高功率脉冲激光与超高灵敏度探测器组合，在严格屏蔽环境光的条件下，首次记录到从头部一侧入射穿透至另一侧的光信号。

为验证这一现象，研究团队不仅进行了精密的人体实验，还通过计算机模拟完整重建了光线在颅脑多层结构中的传播路径。结果显示，实验数据与模拟预测高度吻合，且光子会优先沿着脑脊液等散射系数较低的组织传播。

尽管当前技术尚存局限：单次检测需耗时30分钟，且仅适用于浅肤色无毛发受试者。但是，这项原理验证性研究为下一代fNIRS系统提供了全新设计思路。

研究团队表示，随着技术迭代，这种穿透式光学检测有望发展成便携、经济的深部脑成像方案，未来或可应用于脑卒中、脑外伤、脑肿瘤等疾病的临床诊断，特别是在无法使用大型影像设备的特殊场景下可发挥独特优势。