Nekoliko desetljeća znanstvenici su pokušavali pronaći način kako da zavire u unutrašnjost ljudskog mozga bez da se oslone na kabaste, skupe i često nedostupne uređaje poput magnetske rezonancije. Pristupačnost, jednostavnost i portabilnost medicinskih alata često su ono što čini razliku između brzog postupanja i zakašnjelih dijagnoza.

Upravo je zato najnovije istraživanje tima sa Sveučilišta Strathclyde u Glasgowu izazvalo popriličan interes: znanstvenici su uspjeli prosvijetliti ljudski mozak. Ne, ne radi se o metafori za bljesak spoznaje o nekoj genijalnoj ideji: zaista su uspjeli "protjerati" infracrveno svjetlo kroz cijelu ljudsku glavu - od čela, pa kroz kožu, kosti i mozak, sve do potiljka.

Jedan ali vrijedan prodor

Riječ je o prvom dokumentiranom slučaju u kojem je svjetlosni impuls, emitiran kroz čelo, detektiran na stražnjem dijelu glave — što, s obzirom na poznatu sposobnost lubanje da svjetlu ponudi više otpora nego oblak olova, zvuči gotovo kao optički ekvivalent hodanja kroz zid. Ali nije riječ o futurističkom laserskom "propucavanju" kroz mozak, već o fino kalibriranoj upotrebi infracrvene svjetlosti, točno određene valne duljine, snage i trajanja, u kombinaciji s vrlo osjetljivim detektorima.

Zanimljivo je da je taj prodor svjetlosti uspio samo kod jednog od osam ispitanika. Ispostavilo se da su najvažniji preduvjeti za uspjeh bili vrlo svijetla boja kože, odsutnost kose te, možda najzanimljivije, specifičan oblik glave i tankoća kostiju duž puta koji svjetlost treba prijeći. Drugim riječima, glava ispitanika bila je anatomski i optički idealan kandidat, gotovo kao da je čitav život provela trenirajući za ulogu svjetlosnog tunela.

Naravno, svjetlost koja uspijeva proći kroz mozak nije ista ona koja se u potpunosti reflektira u zrcalu kupaonice. Riječ je o značajno prigušenom signalu, toliko slabom da ga je moguće uhvatiti tek uz pomoć posebno dizajniranih detektora i uz višeminutno izlaganje. No čak i takav signal otvara vrata razvoju optičkih tehnologija koje bi u dogledno vrijeme mogle omogućiti funkcionalno snimanje moždane aktivnosti u stvarnom vremenu, bez potrebe za magnetskom rezonancijom ili kompjutoriziranom tomografijom.

Optička neurodijagnostika

Zasad su ovakvi eksperimenti još daleko od kliničke primjene, ali je konceptualno ovo važan korak. Pokazalo se da ljudska glava — uz nešto sreće s pigmentacijom i frizurom — nije posve neprobojna za određene spektre svjetlosti. Posebno je zanimljivo što svjetlosni put nije bio ravna crta, već zakrivljena ruta koja je, kako pokazuju računalni modeli, koristila prirodne šupljine i prijelaze između tkiva unutar lubanje, uključujući moždane komore ispunjene likvorom. Ukratko, svjetlost se kretala kao alpinist koji izbjegava klisure i traži staze s boljom prohodnosti.

Eksperiment je uključivao usklađivanje optičkog signala s virtualnim modelima lubanje, koji su prethodno izrađeni pomoću CT i MRI skeniranja. Ono što je dodatno potvrdilo pouzdanost metode bio je podatak da se detektirani signal savršeno podudarao s predviđenom rutom svjetlosnog prolaska. Znači, nije se radilo o slučajnom odbljesku ili artefaktu — svjetlo je doista prošlo točno tamo gdje su simulacije sugerirale da bi moglo.

Infracrveni jezik za opisivanje mozga

Iako ovakav sustav za sada ne može zamijeniti postojeće metode snimanja mozga, njegova primjena u praksi ipak ima značajan potencijal. Zamislimo li hitne medicinske situacije, gdje bi bilo ključno u nekoliko sekundi dobiti informaciju o perfuziji (protoku krvi ili prmjenama razine kisika u pojedinim moždanim regijama, prijenosni uređaj koji koristi svjetlo za dobivanje takvih podataka bio bi revolucionaran. A ako se tehnologija dovoljno minijaturizira, možda jednog dana završi i na kacigama hitne pomoći ili čak u džepu anesteziologa.

Za razliku od fMRI-ja, koji zahtijeva ogromne (i skupe) magnete, komplicirane i strogo kontrolirane uvjete snimanja i posve mirnog pacijenta, ovdje govorimo o mogućnosti snimanja mozga u pokretu — u hodu, u razgovoru, u stvarnom životu. To otvara prostor i za istraživanja u kognitivnoj znanosti i psihologiji, gdje bi bilo moguće pratiti promjene moždane aktivnosti tijekom svakodnevnih zadataka. Ili, u nešto futurističnijem tonu, zamisliti headset koji, dok gledamo film, bilježi kako scena utječe na pojedine dijelove mozga. Ako ništa drugo, Netflix bi mogao imati zanimljive algoritme preporuka.

Naravno, valja ostati prizemljen. Tehnologija je tek na početku, s tek jednim uspješnim prijenosom signala. Problemi poput varijacija u debljini lubanje, razlike u pigmentaciji i gustoće tkiva, kao i smetnje uzrokovane pokretom, ostaju ozbiljna prepreka. Također, pitanje sigurnosti — iako je korištena snaga svjetla u granicama sigurnog — zahtijeva dodatnu provjeru, pogotovo kod duljih izlaganja ili osjetljivijih populacija.

Ipak, ne može se poreći da smo svjedoci nečega što u znanstvenom smislu predstavlja pravi "proof of concept" — dokaz da je ono što se desetljećima činilo gotovo nemogućim, barem jednom uspjelo. I taj jedan prolazak svjetla kroz ljudsku glavu možda će biti dovoljan da pokrene novu fazu razvoja optičkih tehnologija u neurologiji.

Prema svjetlijoj budućnosti svjetla

Bilo bi naivno očekivati da će ova tehnologija već iduće godine zamijeniti MR uređaje. No jednako bi bilo kratkovidno zanemariti njezin potencijal. Ako su ultrazvuci nekad počeli kao čudnovata zamjena za stetoskop, a danas su neizostavan dio svakog odjela hitne pomoći, tko zna što čeka svjetlosne detektore koji danas još pipkaju kroz prvu lubanju.

Ostaje još i pitanje šireg konteksta: hoće li tehnologije koje danas oduševljavaju istraživače biti komercijalno isplative, društveno prihvatljive i etički upotrebljive? Nije nemoguće da će buduće verzije ovakvih uređaja služiti ne samo za dijagnostiku, već i za komunikaciju, nadzor kognitivnih funkcija ili čak interfejs s uređajima. I da, znamo kako to zvuči. No s obzirom na to da su se u ovom istraživanju spojili optika, medicina, inženjerstvo i vizionarstvo, bilo bi pogrešno isključiti i najluđe scenarije.

Svjetlo je prošlo kroz našu glavu. A s njime, izgleda, i prve zrake jedne sasvim nove ideje.