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冲击测试

图片由Joseph Xu/密歇根工程,通信和营销

如果你被怀疑得了脑震荡——比方说,在一次长曲棍球比赛中身体检查彻底崩溃后,就像我曾经做过的那样——脑震荡测试感觉更像是一个现场清醒度检查,而不是医学检查。今天星期几?你在哪里?总统是谁?你能从100开始七倒数吗?(我非常诚实地告诉他们,这需要一分钟,即使没有脑震荡。)

密歇根大学(University of Michigan)创伤和急诊外科医生、临床讲师雷切尔·鲁索(Rachel Russo)说:“这真的是我们所拥有的一切。”在脑震荡测试中取得优异成绩?人们认为你没有脑震荡,罗素说。如果失败,可能需要进一步治疗。

这是一种明显有改进空间的诊断方案,它更多地依赖于主观的自我报告信息,而不是任何类型的硬数据。密歇根大学的研究人员正试图制造一种设备来改变这种情况。

他们使用激光来实现这一目标。

用激光观察大脑内部

人体内不同的分子吸收不同波长的光。如果你把光射入人体,并且知道要寻找什么,你就可以测量出有问题的分子。

密歇根大学电气工程和计算机科学教授穆罕默德•伊斯兰说:“我们正在做的是获取足够的波长……这样我们就可以观察吸收是如何随着波长变化的。”

最终的结果将是一种便携式设备,可部署在边线、战场、急诊室和其他任何需要在铃响后接受评估的地方。

研究人员通过向大脑发射集中的红外激光,并测量一种叫做细胞色素C氧化酶(CCO)的分子的反应,来寻找这些信号之一。CCO是细胞新陈代谢的一个粗略指标,它是如何使用氧气的。如果CCO水平较低,这可能是细胞处于危难的信号。

伊斯兰说,密歇根使用的强大红外激光最初是为了探测军方的简易爆炸装置。实验对象被连接到一个类似于视频游戏控制台的激光发射器上。光纤,就像电信公司使用的那种,然后传送红外线光束,它直接穿过皮肤和头骨,击中正确的波长,使CCO产生反应。

密歇根大学安娜堡分校的一名研究参与者测试了一种用于检测脑震荡的新型激光。这种激光可以为医生提供一种快速、无创的方式来监测脑细胞的健康状况。摄影:Joseph Xu/密歇根工程、通信与营销

密歇根大学安娜堡分校的一名研究参与者测试了一种用于检测脑震荡的新型激光。这种激光可以为医生提供一种快速、无创的方式来监测脑细胞的健康状况。摄影:Joseph Xu/密歇根工程、通信与营销

使用与脑震荡测试中相同的注意力测试,Islam可以在使用CCO(你在努力思考)和不使用CCO时为CCO建立一个基线。假设是,如果你能测量大脑中的CCO缺陷,表明细胞处于痛苦状态,它可以作为一个客观的一线脑震荡测试。

最终的结果将是一种便携式设备,可部署在边线、战场、急诊室和其他任何需要在铃响后接受评估的地方。

冷水

不过,还有一些主要的挑战。虽然研究小组可以成功地测量CCO水平,但他们并不确定从诊断的角度来看它到底意味着什么。准确测量CCO的能力是最近才发展起来的。

“到目前为止,我们还没有足够的技术来真正测量它,”Russo说。“还没有研究过。”虽然我们知道低水平的一氧化碳含量表明细胞不能很好地利用它们的氧气,但我们不知道什么样的一氧化碳含量表明潜在的危险,或者健康或缺乏一氧化碳的阈值是多少。

例如,第一次被要求进行脑震荡集中测试游戏的受试者会表现出高CCO,因为他们的神经元会通过新陈代谢获得他们需要的能量,伊斯兰说。但随着这项任务变得更加常规,所需的能量就会减少;首席指挥官被杀了,但情况远没有那么糟。

只有更多的研究才能让我们更清楚地了解CCO的信息。伊斯拉姆和鲁索认为,通过拨通测量深度,这种设备最终也可以用于诊断其他器官的痛苦。

还有一个经典的问题就是如何从实验室跳到临床。伊斯兰是将创新带入市场的老手,而红外震荡激光的原型利用了许多现成的硬件,只有最少的活动部件。他们需要能被战地医生或教练员携带的东西。最重要的是,任何临床设备都需要快速工作,不能对运动敏感,而且也要容易佩戴。

但最大的障碍不是CCO或激光,而是人。年龄、皮肤颜色、头骨大小、一天中的时间——所有这些都会导致不同的读数。伊斯兰说,如果他读了你的记者一千遍,他每次都会得到不同的回应。

“奇妙的是,我们人类都是独一无二的,”他说。“但坏消息是,我们人类都是独一无二的。”

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