Những năm gần đây đã chứng kiến những tiến bộ to lớn trong công nghệ hình ảnh não, cho phép các nhà khoa học thần kinh khám phá và điều tra cách bộ não của chúng ta hoạt động chi tiết hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, cho đến nay, những công nghệ này vẫn còn trong môi trường phòng thí nghiệm, với các thí nghiệm được kiểm soát được thiết kế để điều tra các chức năng cụ thể. Các nhà nghiên cứu tại Hạt nhân, một công ty công nghệ thần kinh có trụ sở tại Hoa Kỳ, hy vọng sẽ thay đổi điều này, giải phóng hình ảnh não bộ khỏi phòng thí nghiệm và đưa nó vào cuộc sống hàng ngày. Đầu năm nay, các nhà nghiên cứu Kernel đã giới thiệu thiết bị mới của họ, "Kernel Flow", trong Tạp chí Quang học Y sinh.
Kernel Flow được xây dựng dựa trên kỹ thuật hình ảnh não của phương pháp quang phổ cận hồng ngoại chức năng miền thời gian (TD-fNIRs). fNIRs sử dụng ánh sáng trong quang phổ cận hồng ngoại để đo những thay đổi về sự hấp thụ ánh sáng của hemoglobin trong máu lưu thông trong não. Những thay đổi như vậy có thể cung cấp thông tin về chức năng não, vì nồng độ hemoglobin thay đổi trong các khu vực hoạt động của não vì chúng cần oxy để cung cấp năng lượng cho hoạt động này. Mặc dù TD-fNIR không phải là một kỹ thuật mới, nhưng các hệ thống trước đây có số kênh thấp và tần số lấy mẫu chậm, hạn chế tiện ích của chúng trong lĩnh vực hình ảnh thần kinh.
Các nhà nghiên cứu tại Kernel đã thiết kế một tai nghe có thể điều chỉnh bao gồm 52 mô-đun được tổ chức thành bốn tấm ở mỗi bên của đầu, để cung cấp khả năng bao phủ trên toàn bộ bề mặt não. Mỗi mô-đun bao gồm một nguồn laser được bao quanh bởi sáu thiết bị dò điốt quang được bố trí theo hình lục giác, có thể phát hiện hơn một tỷ photon mỗi giây. Hai tia laser bên trong nguồn phát ra ánh sáng ở các bước sóng khác nhau (690 và 850 nm), hướng tới não qua bề mặt da đầu.
Ánh sáng tán xạ và phản xạ được thu nhận bởi các máy dò đặt cách nguồn laser 10 mm. Thời gian đến của photon được phát hiện được ghi lại thành biểu đồ ở tốc độ lấy mẫu 200 Hz, với tần số lấy mẫu tổng thể của hệ thống là 7.1 Hz.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm hệ thống bằng cách sử dụng một ảo quang học: một bể chứa đầy hỗn hợp nước, mực India và nhũ tương, với các đặc tính quang học đã biết, và một mục tiêu nhỏ bằng PVC màu đen được đặt ở các độ sâu khác nhau để bắt chước hoạt động của não. Đây là một công cụ tiêu chuẩn để mô tả các khả năng của hệ thống TD-fNIRs. Kernel Flow hoạt động tương đương với các hệ thống để bàn lớn hơn, duy trì hoặc cải thiện hiệu suất, đồng thời nhỏ hơn và đủ nhẹ để đeo.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm Dòng chảy nhân ở những người tình nguyện là con người. Hai người tham gia đã tham gia một bài kiểm tra khoa học thần kinh của hệ thống, trong đó họ gõ các ngón tay trái và phải của mình vào các khối đan xen với thời gian nghỉ ngơi. Các kênh trên vỏ vận động của những người tham gia cho thấy những thay đổi huyết động đáng kể trong quá trình thực hiện thao tác gõ ngón tay.
Ngoài ra, một kênh trên trán của một trong những người tham gia có thể nhận ra dao động nhịp tim của họ, một khả năng chỉ có ở hệ thống TD-fNIRs này, được kích hoạt nhờ tốc độ lấy mẫu cao. Những kết quả đầy hứa hẹn này đã dẫn đến một số nghiên cứu tiếp theo về việc áp dụng hệ thống Kernel Flow, bao gồm một nghiên cứu sử dụng hệ thống này để đo lường tác động của một loại thuốc ảo giác.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu thừa nhận những hạn chế của fNIR và đang đánh giá hiệu suất của hệ thống của họ trên các loại da và tóc khác nhau, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của các công cụ chụp ảnh não quang học. Mặc dù Kernel Flow không hoàn toàn khả thi về mặt thương mại như đồng hồ thông minh của bạn (chưa), nhưng sự ra đời của nó và lời hứa về các hệ thống thương mại sẽ có mặt sớm nhất vào năm 2024 cho thấy rằng các phép đo chức năng não có thể sớm khả dụng như theo dõi nhịp tim hoặc giấc ngủ.
Các bài viết Mũ bảo hiểm chụp ảnh não quang học có thể là tương lai của công nghệ đeo trên người? xuất hiện đầu tiên trên Thế giới vật lý.
- Coinsmart. Sàn giao dịch Bitcoin và tiền điện tử tốt nhất Châu Âu.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến thức. TRUY CẬP MIỄN PHÍ.
- CryptoHawk. Radar Altcoin. Dùng thử miễn phí.
- Nguồn: https://physicsworld.com/a/could-optical-brain-imaging-helmets-be-the-future-of-wearable-technology/
