ბოლო წლებში ტვინის გამოსახულების მისაღებად საჭირო ტექნოლოგიები საგრძნობლად განვითარდა, რამაც მეცნიერებს საშუალება მისცა, ის უპრეცედენტოდ დეტალურად შეესწავლათ. ამის მიუხედავად, მსგავსი მოწყობილობები, ძირითადად, ლაბორატორიულ პირობებში, კონტროლირებად ექსპერიმენტებში გამოიყენება, თუმცა ეს შესაძლოა, მალე შეიცვალოს.

ამერიკულმა კომპანია Kernel-მა ამ წლის დასაწყისში ინოვაციური მოწყობილობა წარადგინა, რომელიც Kernel Flow-ის სახელითაა ცნობილი. ეს გახლავთ ერთგვარი ჩაფხუტი, რომლის მუშაობის პრინციპიც დროითი შუალედის ახლო ინფრაწითელი სპექტროსკოპიის (TD-fNIRS) ტექნიკას ემყარება. აღნიშნული სპექტრის გამოსხივების მეშვეობით, ტვინში არსებული სისხლის შემადგენელი ჰემოგლობინის მიერ სინათლის შთანთქმის პროცესში ცვლილება ფიქსირდება. ეს ამ ორგანოს ფუნქციონირების შესახებ მნიშვნელოვან ინფორმაციას გვაწვდის (რადგან ზემოხსენებულ ცილებს ჟანგბადი გადააქვს).

TD-fNIRS ნეირომეცნიერებისთვის ახალი ნამდვილად არაა, მაგრამ მასზე დაფუძნებული სისტემების შესაძლებლობები შეზღუდულია. რაც შეეხება თავად Kernel-ის ჩაფხუტს, ის 52 მოდულს აერთიანებს, რომელიც ისეა გადანაწილებული, რომ თავზე მოთავსებისას ტვინის მთლიან ზედაპირს ფარავს. მოდულებში ლაზერების წყვილია დამონტაჟებული, რომელიც ფოტოდიოდების 6 დეტექტორით არის გარემოცული. თითოეული მათგანი წამში 1 მილიონზე მეტ ფოტონს აფიქსირებს.

ლაზერები სხვადასხვა სიგრძის ტალღებს უშვებს, რომლებიც ტვინისკენაა მიმართული. გაფანტულ და არეკლილ სინათლეს სწორედ მათგან 10 მილიმეტრის მოშორებით განლაგებული დეტექტორები აღიქვამს. ფოტონების დაბრუნების დრო სპეციალურ ჰისტოგრამაზე, სიგნალის გარჩევის 200-ჰერციანი სიხშირით აისახება, სრული სისტემის სიხშირე კი 7.1 ჰერცია.

Kernel-ის გუნდმა ჩაფხუტი ოპტიკური მახასიათებლების მქონე მიქსტურით (წყალი, ტუში და ემულსია) სავსე ავზზე გამოცადა. მასში პოლივინილქლორიდისგან დამზადებული მცირე ზომის შავი სამიზნე ობიექტი განსხვავებულ სიღრმეზე მოათავსეს, რაც მათ ტვინის აქტივობის სიმულირებაში დაეხმარა. მოწყობილობამ შედარებით დიდი სისტემების მიერ მიღებული შედეგი გაიმეორა და გააუმჯობესა კიდეც.

შემდეგ ეტაპზე ტესტირებაში უკვე ადამიანები ჩაერთნენ, რომელთაც თითის გარკვეული მოძრაობები უნდა გაემეორებინათ. მკვლევრებმა ამის შესაბამისი ჰემოდინამიკური მონაცემები წარმატებით მოიპოვეს. ერთ-ერთი მოხალისის შემთხვევაში კი გულისცემის ცვლილების მაჩვენებლებიც მიიღეს, რაც ამ TD-fNIRS ხელსაწყოსთვის უნიკალური ფუნქციაა.

კომპანია ჩაფხუტის ეფექტიანობის გაზრდაზე მუშაობს. მისი კომერციული ვარიანტი შესაძლოა, 2024 წლისთვის ვიხილოთ, რაც ტვინის ამგვარ სკანირებას ფართოდ ხელმისაწვდომს გახდის.

ავტორთა ნაშრომი გამოცემაში Journal of Biomedical Optics გამოქვეყნდა.