Ilmuwan telah mengembangkan teknik baru untuk pencitraan otak non-invasif yang inovatif, yang melibatkan penembusan cahaya melalui kepala dari satu sisi ke sisi lainnya. Saat ini, metode portable dan berbiaya rendah yang paling efektif untuk memantau aktivitas otak adalah spektroskopi inframerah dekat fungsional (fNIRS). Namun, metode ini memiliki kapasitas penetrasi yang terbatas hanya beberapa sentimeter ke dalam jaringan otak, sehingga diperlukan mesin MRI yang lebih besar dan lebih mahal untuk menjangkau lapisan otak yang lebih dalam.

Tim peneliti dari Universitas Glasgow di Skotlandia telah mengembangkan metode baru yang mampu meningkatkan sensitivitas fNIRS, sehingga cahaya dapat menembus kombinasi kompleks dari tulang, neuron, dan jaringan yang menyusun kepala manusia. Penerapan teknik ini memerlukan beberapa penyesuaian, termasuk peningkatan kekuatan laser inframerah dekat (dalam batas yang aman) dan penataan koleksi data yang lebih komprehensif.

Meskipun dengan penyesuaian tersebut, hanya sedikit foton yang berhasil mencapai dari satu sisi kepala ke sisi lainnya selama eksperimen. Namun, ini merupakan langkah awal yang menjanjikan untuk metode pencitraan portabel yang lebih dalam, memberikan wawasan yang krusial tentang apa yang terjadi di dalam tengkorak kita tanpa perlu melakukan pembedahan. Peneliti menyatakan, “Temuan ini mengungkap potensi untuk memperluas teknologi pencitraan otak berbasis cahaya non-invasif untuk tomografi biomarker kritis yang dalam di kepala manusia dewasa,” dalam publikasi mereka.

Ada beberapa batasan yang perlu diperhatikan. Proses ini hanya berhasil pada satu dari delapan peserta studi, yaitu seorang pria dengan kulit terang dan tidak memiliki rambut di kepala. Teknik ini memerlukan pengaturan yang sangat spesifik dan waktu pemindaian yang cukup lama – sekitar 30 menit. Para peneliti mengakui batasan-batasan ini, tetapi mereka mengorbankan beberapa variabel (seperti kecepatan) untuk membuktikan bahwa adalah mungkin untuk memancarkan cahaya melalui kepala manusia menggunakan fNIRS – dan mereka berhasil.

Model komputer berdasarkan pemindaian kepala 3D yang detail digunakan untuk memprediksi pergerakan foton melalui tengkorak. Hasil prediksi ini sangat dekat dengan cahaya yang dikumpulkan selama eksperimen, menambah kredibilitas hasil penelitian. Selain itu, penelitian juga menemukan bahwa cahaya tidak tersebar secara acak melalui kepala, melainkan mengikuti jalur yang lebih disukai, termasuk melalui bagian yang lebih transparan, seperti yang diisi dengan cairan serebrospinal. Pengetahuan ini dapat membantu pemindaian otak di masa depan menjadi lebih terarah.

“Posisi sumber yang berbeda pada kepala dapat secara selektif mengisolasi dan menyelidiki daerah-daerah dalam otak yang dalam,” tulis para peneliti. Kelebihan dari fNIRS adalah teknologi ini relatif murah dan kompak. Bayangkan pemindaian untuk stroke, cedera otak, dan tumor yang lebih mudah diakses oleh berbagai kalangan masyarakat.

Seiring dengan pengembangan perangkat pencitraan di masa depan, penelitian ini akan terbukti berguna untuk teknik yang dapat menjangkau lebih dalam ke dalam otak, meskipun mungkin memerlukan waktu sebelum kita dapat mendapatkan cahaya melalui seluruh kepala dalam waktu yang praktis. Kita tahu bahwa pemindaian otak memiliki nilai yang sangat besar dalam segala hal, mulai dari memahami masa remaja pada anak-anak hingga pengobatan penyakit di akhir hayat, sehingga ada potensi yang sangat besar di sini.

“Modalitas optik untuk pencitraan non-invasif otak manusia menjanjikan untuk mengisi kesenjangan teknologi antara perangkat murah dan portabel seperti elektroensefalografi (EEG) dan instrumen beresolusi tinggi yang mahal seperti pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI),” tulis para peneliti. Penelitian ini telah dipublikasikan dalam jurnal Neurophotonics.