十億分之一的奇蹟，科學家成功讓光子穿透頭顱成像大腦

醫學影像發展，英國格拉斯哥大學（University of Glasgow）團隊最近取得突破，成功地將高功率脈衝雷射光束穿透頭顱，這一創新可能會改變腦部成像的未來。傳統的腦部成像技術，如腦電圖（EEG）和功能性磁共振成像（fMRI），各有其優缺點，前者便宜但只能探測到腦部的表層，後者雖然能深入腦部，但設備昂貴且體積龐大。這項新技術的目標是結合兩者優勢，提供一種既便宜又能深入腦部的成像方法。

研究小組發現，雖然人類頭顱對光的阻擋能力極強，僅有十億分之一的近紅外光子能夠穿透整個成人頭顱，但他們仍成功地設計了一個實驗，測試光子穿透頭顱的極限。研究團隊使用了一台1.2瓦的雷射器，發射800奈米波長的光，並測量光子從頭顱一側到達另一側的時間。這些數據幫助他們確認，所檢測到的光子並非隨機，而是確實穿過了頭顱。

▲ 科學家正研究光子如何穿透整個大腦，以期用非侵入性光學技術探索大腦深層區域。（Source：論文）

然而，這項研究的成功並非一帆風順。研究人員經歷了超過五年的實驗失敗，最終才找到合適的實驗設置來減少背景噪音，並提高信號的檢測率。他們甚至使用黑色布料覆蓋受試者的頭部，並在黑暗的環境中進行實驗，以確保檢測到的信號是來自穿透頭顱的光子。

這項技術的潛在應用範圍廣泛，尤其是在臨床醫學中。研究人員希望未來能夠利用這種深層光學成像技術來量化腦部健康，幫助診斷認知衰退、神經退行性疾病等難以量化的病症。此外，這項技術還可能在中風、腦外傷和腦腫瘤的快速診斷中發揮重要作用，提供一種更便宜且快速的檢測方法，進而提高治療的及時性。

儘管這項技術仍面臨許多挑戰，包括不同個體的頭部解剖變異性，但研究人員強調，這項研究的意義在於證明了光子可以穿透整個人類頭顱的物理可能性，未來有望激發新一代腦部成像設備的研發。這項研究已發表於權威期刊《神經光子學》（Neurophotonics），進一步提升了其可信度。

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（首圖來源：Pixabay）