Учёные обнаружили, что человеческий мозг излучает слабые световые сигналы, которые можно зарегистрировать вне зависимости от внешнего освещения. Как именно эти сигналы связаны с психическим состоянием и можно ли использовать их для мониторинга мозговой активности, выяснили ученые. Результаты исследования опубликованы в журнале iScience.
Все живые ткани выделяют очень слабое фотонное излучение в процессе обмена веществ. Этот свет не похож на биолюминесценцию, когда свет испускается в результате химических реакций. В случае сверхслабого фотонного излучения свет возникает при переходе молекул из возбужденного состояния в более спокойное, и его интенсивность крайне низкая — примерно в миллион раз слабее видимого глазу света. Мозг выделяет больше такого излучения, чем другие органы, что связано с его высокой энергозатратностью и наличием молекул, способных поглощать и излучать свет.
Группа исследователей из Университета Алгомы, Университета Тафтса и Университета Уилфрида Лорье изучала возможность использования этих слабых световых сигналов для наблюдения за активностью мозга. В отличие от существующих методов, таких как МРТ или инфракрасная спектроскопия, измерение сверхслабого фотонного излучения (UPE) не требует воздействия на мозг.
В эксперименте приняли участие 20 здоровых взрослых. В темной комнате с помощью фотоумножителей регистрировали световые сигналы в затылочной и височной областях головы, а также измеряли электрическую активность мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Участники выполняли простые задания — сидели с открытыми и закрытыми глазами, слушали звуковые сигналы.
Результаты показали, что излучаемый мозгом свет отличается от фонового по своей изменчивости и частотному составу. Сигналы имели характерные медленные колебания с частотой менее 1 Гц, особенно заметные в затылочной области. Во время смены состояния, например при закрытии глаз, показатели UPE стабилизировались и изменялись, что указывает на связь с внутренними процессами мозга. Однако направление изменений варьировалось у разных участников.
При сравнении фотонного излучения с электрическими ритмами мозга выявили слабую корреляцию. Альфа-ритмы, связанные с расслабленным состоянием и усиливающиеся при закрытых глазах, показали связь с UPE в затылочной области, но только в этом состоянии. Аналогичные связи обнаружились и в височной области во время звуковой стимуляции, однако они были незначительными.
Авторы исследования отмечают, что работа имеет некоторые ограничения: небольшой размер выборки, ограниченное количество датчиков и широкий спектр регистрируемых длин волн затрудняют более точный анализ. Для улучшения результатов необходимо увеличить число сенсоров и использовать более узкоспециализированные фильтры. Это поможет лучше локализовать источники излучения и понять, какие именно клетки мозга участвуют в процессе.
Также планируется изучить, как эти световые сигналы проявляются в других тканях организма и как на них влияют возраст, пол и состояние здоровья. Возможности машинного обучения и новые методы визуализации могут помочь расшифровать паттерны UPE и использовать их для диагностики и мониторинга заболеваний мозга.
Исследователи считают, что фотоэнцефалография, основанная на измерении сверхслабого фотонного излучения, может стать новым неинвазивным инструментом для изучения мозга с высоким временным разрешением. Она позволит отслеживать метаболические процессы, связанные с окислительным стрессом, и потенциально найти применение в клинической практике.
| Ученые разработали «электронные легкие», позволяющие изучить влияние вирусов на организм |
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ Наука и технологии Мозг излучает свет сквозь череп, обнаружили ученые 28.07.2025 52
Учёные обнаружили, что человеческий мозг излучает слабые световые сигналы, которые..
Облака пыли, возникающие при посадке космических аппаратов на поверхность Луны, могут повредить оборудование 28.07.2025 Женщина находилась 17 минут без сердцебиения: что она при этом увидела? 27.07.2025 Экология Ученые фиксируют увеличение концентрации трифторуксусной.. 25.07.2025 193
В последние годы ученые отмечают рост концентрации трифторуксусной кислоты (TFA) в осадках..
Окаменелости в Гранд-Каньоне указывают на странные эксперименты эволюции 25.07.2025 Употребление фисташек перед сном может поменять микробиом кишечника — показало исследование 24.07.2025
