یک تیم تحقیقاتی فنی و مهندسی در دانشگاه فردوسی مشهد با حمایت ستاد توسعه علوم و فن آوری های شناختی و در راستای توسعه و پیشرفت فن آوری های شناختی، موفق به طراحی و ساخت سیستم ثبت تصویربرداری fNIRS برای مانیتورینگ فعالیت همودینامیک مغز شد.
دکتر جواد صفایی عضو هیأت علمی دانشگاه فردوسی مشهد اعلام کرد: محققان در این تلاش تحقیقاتی توانستند سیستم بسیار حساس، دقیق و قابل اتکا برای تصویربرداری نوری از مغز به روش fNIRS را بر پایه تجربیات توسعه آن مشابه در اروپا در این مرکز علمی طراحی نمایند.
وی گفت: سیستم تصویر برداری طیف نگاری کارکردی مادون قرمز نزدیک، یک تکنولوژی تصویر برداری نوری است که می تواند پاسخ های همودینامیک مرتبط با فعالیت عصبی در مغز و یا بافت عضلات را اندازه گیری نماید.
به گفته وی این سیستم را می توان به آسانی و به صورت همزمان با دیگر سیستم ها مانند EEG، ECG، سیستم ردیابی چشم، تنفس، فشار خون و دیگر فعالیت ها مورد استفاده قرار داد تا بتوان ارزیابی جامع تری از فعالیت مغز انسان به دست آورد.
دکتر صفایی اضافه کرد: از طریق طراحی و ساخت این سیستم می توان امکان تجزیه و تحلیل کمّی عملکردهای مختلف مغزی از قبیل حافظه کاری، تصمیم گیری، طرح ریزی، توجه، حل مسئله و غیره در حین انجام تکالیف شناختی را برای محققان فراهم کرد.
استادیار گروه آموزشی مهندسی برق دانشکده مهندسی با بیان اینکه انعطاف پذیری فراهم شده توسط این تکنولوژی برای طراحی مطالعاتی در محیط واقعی زندگی افراد، یکی از نقاط قوت قابل توجه آن خواهد بود، یادآور شد: این روش، میزان جذب نور در طیف مادون قرمز نزدیک (700 تا 900 نانومتر) توسط هموگلوبین اکسیژنه و دی اکسیژنه موجود در خون را اندازه گیری کرده و مشابه با تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)، اطلاعات مهمی در مورد فعالیت کارکرد مغز فراهم می نماید.
وی افزود: در این روش، پرتو نور به سطح پوست تابانده می شود، با توجه به ضرایب جذب و پراکنش بافت، بخشی از فوتون های نور تابیده شده جذب و بخشی نیز پخش می شوند و با اندازه گیری تغییرات در مشخصه های امواج نوری بازگشتی از بافت مورد نظر، میتوان تغییرات غلظت کروموفورها در بافت مغز یا عضله، و در نتیجه رفتار همودینامیک آن را ارزیابی کرد.
این محقق می گوید: تکنولوژی fNIRS موج پیوسته، تغییرات نسبی در غلظت اکسی هموگلوبین، دی اکسی هموگلوبین و مجموع آنها را برای نمایش پیوسته و آنلاین دینامیک مغز اندازه گیری می کند و گفت: fNIRS و fMRI به تغییرات فیزیولوژیکی مشابهی حساس هستند و در نتیجه می توان داده های ثبت شده توسط این دو فناوری را با هم مقایسه کرد.
دکتر صفایی خاطر نشان کرد: fNIRS قادر به اندازه گیری تغییرات غلظت هر دو هموگلوبین اکسیژنه و دی اکسیژنه می باشد، در حالی که fMRI تنها حساس به تغییرات هموگلوبین دی اکسیژنه است. همچنین سرعت نمونه برداری در سیستم های fNIRS می تواند بسیار بالاتر از fMRI باشد، و هزینه ساخت و توسعه سیستم های fNIRS موج پیوسته نسبت به fMRI بسیار کمتر است. البته ذکر این نکته الزامی است که اندازه گیری فعالیت های مغزی توسط fNIRS عموماً به قشر مغز محدود شده و تفکیک پذیری مکانی در محدوده سانتی متر خواهد بود در حالی که fMRI محدودیت عمق در تصویربرداری ندارد و لذا می توان بافت های عمیق تر از قشر مغز را با تفکیک پذیری مکانی محدوده میلیمتر مانیتور کرد.