ما هو تصوير الدماغ بالأشعة تحت الحمراء القريبة (fNIRS) وكيف يعمل؟

يمكن لماسحات الدماغ مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) أن تنتج صوراً دقيقة لنشاط الدماغ في أعماقه، لكنها تتطلب من الشخص الاستلقاء بلا حراك داخل جهاز كبير وصاخب. هذا يجعلها غير مناسبة لدراسة الدماغ أثناء محادثة عادية أو مشي أو تفاعل وجهاً لوجه مع شخص آخر، أو مع روبوت.

كيف تعمل التقنية

يحل تصوير الدماغ بالأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفي (fNIRS) هذه المشكلة عبر غطاء أو عصابة رأس خفيفة مزودة بمصادر ضوء وحساسات. تُسلّط التقنية ضوءاً آمناً قريباً من الأشعة تحت الحمراء عبر الجمجمة، وتقيس مقدار الضوء المرتد بعد مروره عبر الدم في الطبقات الخارجية من الدماغ. تستهلك الأنسجة الدماغية النشطة أكسجيناً أكثر، ما يغيّر طريقة امتصاصها وتشتيتها للضوء، فيكشف نمط الضوء العائد أي المناطق تعمل بجهد أكبر في لحظة معينة.

ما تستطيعه وما لا تستطيعه

بما أن الضوء لا يخترق سوى بضعة سنتيمترات، تقتصر قدرة fNIRS غالباً على رصد نشاط القشرة الدماغية، الطبقة الخارجية من الدماغ، ولا يمكنها رؤية بنى أعمق مرتبطة بالعاطفة والذاكرة مثل اللوزة الدماغية والحُصين. كما أن دقتها المكانية أقل من التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي. أما ميزتها فهي قابليتها للحمل: يستطيع الباحثون تسجيل نشاط الدماغ بينما يجلس الشخص أو يتحدث أو يمشي أو يتفاعل بشكل طبيعي مع شخص آخر أو آلة، وهي ظروف لا تسمح بها الماسحات التقليدية.

أين تُستخدم

أصبح fNIRS أداة شائعة في دراسات التفاعل الاجتماعي، والثقة بين الإنسان والروبوت، وبيئة العمل، ونمو دماغ الرضّع، والأداء الرياضي، أي مكان يحتاج فيه الباحثون إلى تتبع نشاط الفص الجبهي في بيئة واقعية بدل مقعد مختبر داخل ماسح ضخم.