3 Minutės
Smegenų paslaptinga šviesa: mokslinis pagrindas
Bioliuminescencijos fenomenas jau dešimtmečius žavi mokslininkus – gamtoje šis gebėjimas būdingas įvairiems organizmams, pavyzdžiui, jonvabaliams, medūzoms ar tam tikriems grybams. Nors žmonės paprastai nėra siejami su matoma šviesos emisija, vis daugėja įrodymų, kad žmogaus audiniai taip pat skleidžia itin silpną švytėjimą. Šios šviesos emisijos dar vadinamos biopfotonais arba itin silpnomis fotonų emisijomis (UPE). Jos yra nepastebimos plikai akiai, tačiau pažangios technologijos leidžia tyrėjams vis giliau atskleisti šios paslaptingos žmogaus bioliuminescencijos prigimtį.
Biophotonai priklauso artimai matomam šviesos spektrui ir yra medžiagų apykaitos procesų mūsų ląstelėse šalutinis produktas. Nors visa materija, šiltesnė nei absoliutus nulis, skleidžia tam tikrą elektromagnetinę spinduliuotę, UPE yra unikalūs, nes jie rodo specifinį biologinio aktyvumo pėdsaką ir aiškiai skiriasi nuo įprastos terminės spinduliuotės.
Kaip matuojama smegenų šviesa? Eksperimentiniai metodai
Neseniai Kanados Algoma universiteto biologės dr. Hayley Casey vadovaujama pilotinė studija padarė svarbų žingsnį biopfotonų tyrimuose, tiriančiuose UPE iš vieno svarbiausių žmogaus organų – smegenų. Tyrimo grupė siekė aptikti ir detaliai apibūdinti smegenų skleidžiamą itin silpną švytėjimą esant skirtingoms būsenoms, bandydama nustatyti, ar šie silpni šviesos blyksniai galėtų būti siejami su specifinėmis smegenų funkcijomis.
Tyrimo dalyviai buvo patalpinti į visiškai tamsias patalpas, siekiant maksimaliai eliminuoti visus išorinius šviesos trikdžius. Smegenų veikla buvo stebima naudojant elektroencefalografijos (EEG) kepures, padedančias fiksuoti elektrinį aktyvumą galvos paviršiuje. Aplink dalyvių galvas buvo išdėstyti labai jautrūs fotokompensaciniai vamzdeliai – šie detektoriai gali užfiksuoti ir silpniausią šviesos signalą.
Tyrimai buvo atliekami tiek ramybės būsenoje, tiek atliekant klausos suvokimo užduotis, o visa veikla vyko visiškoje tamsoje. Visais atvejais mokslininkai patikimai užfiksavo iš galvos sklindančias UPE, patvirtindami, kad žmonės nuolat skleidžia silpnus biopfotonų signalus. Itin įdomu tai, kad šviesos intensyvumo ir pasiskirstymo modeliai aiškiai koreliavo su EEG duomenų pokyčiais, rodydami tiesioginį ryšį tarp biophotonų emisijų ir smegenų funkcinių būsenų.
Pagrindiniai atradimai: Smegenų veiklos sekimas pagal ultra silpnas fotonų emisijas
Ši studija yra esminis žingsnis pirmyn – pirmą kartą parodyta, jog smegenų biophotonų signalus galima aiškiai atskirti nuo aplinkinio fono. Svarbu, kad atliekant tam tikras pažintines užduotis, UPE modeliai stabilizavosi ir susidarė išskirtinis šviesos „parašas“, atitinkantis specifinius neuroninius aktyvumus.
Toks proveržis užsimena apie naujos srities – fotoencefalografijos – pagrindimą. Tyrėjų siūloma metodika galėtų leisti vertinti smegenų sveikatą ir neurologines funkcijas analizuojant išskirtinai biophotonų emisijas. Nors EEG jau seniai naudojamas smegenų bangų stebėjimui, UPE matavimas gali suteikti visiškai neinvazinę galimybę stebėti ląstelių metabolizmą ir smegenų dinamiką be elektrodų ar vaizdavimo žymeklių.
Dr. Casey tyrėjų komanda pabrėžė: „Parodėme, kad iš smegenų sklindantys UPE signalai išsiskiria iš fono fotonų matavimų. Be to, mūsų rezultatai rodo, kad tam tikros užduoties metu UPE kiekis gali stabilizuotis.“ Tokia koncepcija atveria naujas galimybes gyvų smegenų tyrimams.
Praktinės galimybės ir ateities kryptys
Mokslininkai šiuo metu toliau nagrinėja, kaip anatominiai skirtumai, sveikatos būklės ar neurologinės ligos gali keisti smegenų biophotonų intensyvumą ir pasiskirstymą. Asmeninis UPE „parafas“ galėtų padėti medikams sukurti kiekvieno asmens bazinį profilį, pagal kurį būtų galima anksčiau pastebėti nukrypimus, siejamus su ligomis ar smegenų pažeidimais.
Be to, tobulinant fotodetekcijos įrangą – kuriant pažangius filtrus bei stiprintuvus – bus itin svarbu išskirti reikšmingus UPE modelius tiek sveikiems, tiek sergantiems pacientams klinikinėse situacijose. Tyrėjų teigimu, būsimi darbai sieks „parinkti filtrus ir stiprintuvus, kad būtų galima atskirti ir pabrėžti UPE signalus sveikose ir pažeistose smegenyse“, taip kuriant galingus naujus diagnostikos įrankius neurologijai.
Išvados
Žmogaus smegenų nematoma, bet pažangiais prietaisais aptinkama šviesa gali iš esmės pakeisti mūsų supratimą apie smegenų veiklą ir sveikatą. Nors fotoencefalografija dar tik formuojasi kaip inovatyvi kryptis, jos potencialas teikti neinvazinius ir realaus laiko duomenis apie neurologinius procesus yra tiek moksliškai, tiek mediciniškai reikšmingas. Toliau tobulėjant tyrimams, subtilios smegenų fotoninės kalbos dekodavimas gali atverti naujus diagnostikos horizontus bei padėti atskleisti žmogaus pažinimo ir sąmonės paslaptis.
Komentarai