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Comment la lumière proche infrarouge peut-elle lire le cerveau ? L'application magique de la technologie fNIRS
La spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge (fNIRS) est une technologie innovante de surveillance du cerveau qui utilise la spectroscopie proche infrarouge pour la détection par neuroimagerie fonctionnelle. Le principe de base de cette technologie est de mesurer les changements dynamiques du flux sanguin dans le cerveau en émettant une lumière proche infrarouge pour obtenir des informations sur l'activité neuronale. Avec le développement de diverses technologies d’imagerie non invasives, le fNIRS, avec l’électroencéphalographie (EEG), est devenu l’un des principaux outils de recherche portable sur le cerveau.
fNIRS se concentre sur les propriétés d'absorption de l'hème et peut mesurer avec précision les changements dans l'hème oxygéné et désoxygéné liés à l'activité neuronale.
Au cours des expériences fNIRS, la lumière proche infrarouge pénètre dans le cuir chevelu, se disperse et est absorbée. En raison des fortes propriétés d'absorption de l'hème pour la lumière proche infrarouge, les scientifiques peuvent déduire des changements dans la concentration d'hème dans le sang. Non seulement cette technologie est sûre et non invasive, mais elle peut également être utilisée avec d’autres modalités d’imagerie, offrant ainsi aux chercheurs de nouveaux outils pour explorer le fonctionnement du cerveau. De plus, fNIRS est également appelé Topographie Optique (OT). La technologie devient de plus en plus mature et plusieurs uygulamaları se sont progressivement formés.
Contexte historique du fNIRS
L'histoire du fNIRS remonte à 1977, lorsque Jöbsis a découvert pour la première fois la transparence du cerveau à la lumière proche infrarouge, ce qui a ouvert la porte à des mesures non invasives de l'oxygénation cérébrale. Par la suite, l’application du NIRS s’est progressivement élargie, notamment au début des années 1990, avec la publication de plusieurs études sur l’application du fNIRS chez l’adulte, et son potentiel a été progressivement reconnu.
Des équipes de recherche japonaises ont commencé à explorer les systèmes de surveillance du cerveau basés sur la lumière infrarouge au milieu des années 1980 et ont proposé pour la première fois le concept de « topographie optique » en 1995.
La technologie s'est encore développée à ce jour, et de nombreux nouveaux appareils fNIRS portables deviennent progressivement disponibles, ce qui peut faciliter la surveillance de l'activité cérébrale dans la vie clinique ou quotidienne.
Comment fonctionne le fNIRS
fNIRS fonctionne sur la base de l'absorption et de la diffusion de la lumière. Une fois que la source de lumière a émis une lumière proche infrarouge, elle pénètre dans les tissus de la surface du cerveau. Selon les caractéristiques des différents tissus et hèmes, une partie de la lumière sera absorbée ou diffusée. Les chercheurs ont mesuré ces changements de lumière pour estimer la quantité d’hème oxygéné et désoxygéné dans le sang.
La technologie fNIRS est particulièrement adaptée à l'étude du flux sanguin et de l'état d'oxygénation dans des zones locales du cerveau, fournissant ainsi des informations importantes sur l'activité neuronale.
Portée de l'application
Les applications du fNIRS couvrent de nombreux domaines, notamment l'interface cerveau-ordinateur (BCI), la recherche sur l'hypoxie dans un environnement de plateau et l'analyse de la connectivité fonctionnelle cérébrale. En particulier dans les environnements de plateau, le fNIRS peut aider à étudier comment gérer le manque d'oxygène.
Potentiel futur
Avec les progrès continus de la technologie, le potentiel d'application du fNIRS dans les domaines de la médecine et de la psychologie augmente. Non seulement cela peut fournir des données précieuses pour l’étude des maladies cérébrales, mais cela peut également améliorer notre compréhension du fonctionnement cérébral et de ses interconnexions.
Le développement de cette technologie pourrait-il révolutionner notre façon de comprendre le cerveau ?
À l'avenir, la manière de promouvoir et d'améliorer davantage les technologies et les normes requises constituera un défi majeur pour les scientifiques. Dans le même temps, la poursuite des recherches sur les fNIRS nous aidera non seulement à comprendre les réponses neuronales courantes au stress, mais pourrait également en révéler davantage sur la relation intrinsèque entre l’activité cérébrale et le comportement. Y a-t-il des secrets plus profonds cachés là-dedans ?
