التصوير الضوئي للدماغ

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

التصوير الضوئي للدماغ هو تقنية تصوير عصبي حديثة وغير جراحية ، تهدف إلى مراقبة نشاط الدماغ عن طريق رصد انبعاثات الفوتونات الضعيفة للغاية التي تنتجها الأنسجة العصبية . تُعرف هذه الإشارات الضوئية الخافتة أيضًا باسم الفوتونات الحيوية، وتتولد أثناء عمليات الأيض الخلوي ، وقد تعكس الحالات الفيزيولوجية والمعرفية للدماغ. على عكس طرق التصوير العصبي التقليدية، مثل تخطيط كهربية الدماغ (EEG) أو تخطيط مغناطيسية الدماغ (MEG)، التي تقيس المجالات الكهربائية أو المغناطيسية، يركز التصوير الضوئي للدماغ على الإشارات الضوئية المنبعثة بشكل طبيعي من الدماغ، مما قد يوفر نهجًا جديدًا لدراسة وظائف الدماغ وتشخيص الاضطرابات العصبية. [ 1 ] [ 2 ]

تاريخ

يعود مفهوم انبعاثات الفوتونات الضعيفة للغاية (UPEs) من الأنظمة البيولوجية إلى عشرينيات القرن الماضي، عندما لاحظ عالم الأحياء الروسي ألكسندر غورفيتش أن جذور البصل قادرة على تحفيز نمو الجذور المجاورة، حتى عند فصلها بالزجاج، مما يشير إلى وجود "إشعاع محفز للانقسام الخلوي". وأكدت دراسات لاحقة أن هذه الانبعاثات هي إشارات ضوئية فوق بنفسجية (UV)، أطلق عليها الفيزيائي الألماني فريتز-ألبرت بوب في سبعينيات القرن الماضي اسم " الفوتونات الحيوية". افترض بوب أن الفوتونات الحيوية تلعب دورًا في التواصل الخلوي والعمليات البيولوجية. ورغم أن هذا المفهوم كان مثيرًا للجدل في البداية بسبب محدودية تقنيات الكشف، إلا أن التطورات في أجهزة الكشف الضوئي الحساسة، مثل أنابيب التضخيم الضوئي (PMTs)، قد مكّنت من إجراء دراسات أكثر دقة حول انبعاثات الفوتونات الضعيفة للغاية. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] صِيغ مصطلح "التصوير الضوئي للدماغ" في دراسة نُشرت عام 2025 في مجلة iScience ، والتي قدمت أول دليل على إمكانية رصد إشارات التصوير الضوئي للدماغ البشري من خلال الجمجمة، مما يمثل خطوة هامة نحو تطوير هذه التقنية كأداة عملية للتصوير العصبي. [ 1 ]

أول تجربة سريرية على البشر

  • قامت دراسة بارزة أجريت عام 2025 ونُشرت في مجلة iScience بواسطة كيسي، ودي بيراردينو، وبونزاني، ورولو، وموروجان بفحص ما إذا كان من الممكن قياس UPEs الدماغ البشري خارجيًا وتعكس النشاط العقلي [ 6 ] [ 1 ] [ 7 ].
  • وُضع عشرون مشاركًا بالغًا يتمتعون بصحة جيدة في ظلام دامس داخل غرفة مُحكمة. وُضعت أنابيب مضاعفة ضوئية (PMTs) بالقرب من منطقتي القذالي والصدغي من الجمجمة، بينما راقب أنبوب مضاعف ضوئي منفصل ضوء الخلفية. وسجلت تسجيلات تخطيط كهربية الدماغ (EEG) المتزامنة النشاط الكهربائي للدماغ [ 1 ].
  • خضع المشاركون لظروف تضمنت فتح العينين، وإغلاق العينين، والاستماع إلى المحفزات السمعية لإحداث تغييرات معروفة في إيقاعات الدماغ (مثل موجات ألفا) [ 1 ].
  • كانت إشارات UPE قابلة للتمييز باستمرار عن الخلفية، حيث أظهرت تباينًا أكبر، وإنتروبيا أعلى، وأنماطًا زمنية مميزة تحت 1  هرتز (أي تقلبات دورية بطيئة كل 1-10 ثوانٍ)، خاصة في المنطقة القذالية [ 1 ].
  • وقد تغيرت هذه الانبعاثات بين المهام - على سبيل المثال، تختلف باختلاف حالات فتح العينين مقابل إغلاق العينين - وارتبطت بشكل معتدل بإيقاعات تخطيط كهربية الدماغ (على سبيل المثال قوة ألفا أثناء إغلاق العينين، وبعض النشاط الكهربائي للفص الصدغي أثناء التحفيز السمعي) [ 1 ].

الآلية

تُنتَج انبعاثات الفوتونات فائقة الضعف أثناء عمليات الأيض التأكسدي، لا سيما عندما تعود أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في الخلايا إلى حالة طاقة أقل، مُطلقةً فوتونات في طيف الأشعة فوق البنفسجية إلى الضوء المرئي (حوالي 300-850  نانومتر). في الدماغ، وهو عضو ذو نشاط أيضي عالٍ، يُعتقد أن هذه الانبعاثات مرتبطة بالنشاط العصبي وعمليات الأكسدة. على عكس التلألؤ البيولوجي ، الذي يتضمن تفاعلات إنزيمية محددة (مثل إنزيم لوسيفيراز في اليراعات)، فإن انبعاثات الفوتونات فائقة الضعف هي نتاج ثانوي لعمليات الأيض الخلوي الطبيعية، وهي خافتة للغاية - أضعف بحوالي مليون مرة من الضوء المرئي. [ 8 ] [ 9 ] [ 1 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 كيسي، هايلي؛ ديبيراردينو، إيزابيلا؛ بونزاني، ماتيا؛ رولو، نيكولاس؛ موروغان ، نيروشا ج. (21/03/2025). "استكشاف انبعاثات الفوتون الضعيفة للغاية كعلامات بصرية لنشاط الدماغ" . آي ساينس . 28 (3) 112019. بيب كود : 2025iSci...28k2019C . دوى : 10.1016/j.isci.2025.112019 . ISSN 2589-0042 . بمك 11927727 . بميد 40124516 .   
  2. ↑ "دماغك يُصدر ضوءًا - وقد يكشف ذلك ما تفكر فيه" . دانيال داشناو . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يوليو 2025 .
  3. ↑ فيلي، كونور. "دماغك يتوهج، والعلماء عاجزون عن معرفة السبب" . مجلة ساينتفك أمريكان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يوليو 2025 .
  4. ↑ مولد، ريس ر.؛ ماكنزي، ألاسدير م.؛ كالامبوكا، إيفيجينيا؛ نون، أليستير ف. و.؛ توماس، إي. لويز؛ بيل، جيمي د.؛ بوتشواي، ستانلي و. (14 فبراير 2024). "انبعاث الفوتونات الضعيفة للغاية - مراجعة موجزة" . مجلة فرونتيرز إن فيزيولوجي . 15 1348915. doi : 10.3389/fphys.2024.1348915 . ISSN 1664-042X . PMC 10899412. PMID 38420619 .   
  5. ↑ بويو، تيبي (29 يوليو 2025). "دماغك يُصدر ضوءًا خافتًا، وقد يُشير إلى شيء ما عن طريقة عمله" . مجلة ZME للعلوم . تاريخ الاسترجاع: 31 يوليو 2025 .
  6. ↑ "أدمغتنا، غير المرئية للعين المجردة، تُصدر ضوءًا - ونحن نتعلم كيفية فك شفرته" . مجلة ديسكفر . تاريخ الاطلاع: 31 يوليو 2025 .
  7. ↑ ستار، ميشيل (18 يونيو 2025). "دماغك يُصدر ضوءًا سريًا يحاول العلماء قراءته" . ساينس أليرت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يوليو 2025 .
  8. ↑ فان دن بروك، برام؛ وويتس، شارلوت؛ سيستو، أنجيلا؛ بينتيلون، إيزابيل؛ وآخرون . (16 مايو 2022). "الحويصلات خارج الخلوية الغنية بـ HSPB8 من الخلايا الدبقية قليلة التغصنات تحمي من الإجهاد التأكسدي". ريسيرش سكوير . نسخة أولية (الإصدار 1). doi : 10.21203/rs.3.rs-1662494/v1 . 
  9. ↑ شافر، فريد (16 يونيو 2025). "علوم الخمس دقائق: دماغك يُصدر فوتونات حيوية" . برنامج بايو سورس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يوليو 2025 .