脑科学作为当代医学和神经生物学的重要前沿领域，一直以来面临着成像技术的巨大挑战。传统的脑成像技术如磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT）虽能提供较深层脑组织的高分辨率图像，但通常设备庞大昂贵，且不可移动，使用受限。而另一类基于光学技术的功能性近红外光谱成像（fNIRS），依赖近红外光穿透头部组织，测量大脑血液中含氧量变化以反映神经活动，因其便携性及相对低廉的成本，近年来受到广泛关注。但fNIRS的最大限制在于光的穿透深度，传统认为近红外光只能到达头部4厘米左右的浅层脑组织，难以深入探测对记忆、情绪和运动等关键功能至关重要的深层脑区。2025年6月，格拉斯哥大学的研究团队发布了一项具有里程碑意义的研究成果，首次成功探测到穿透整成人头部的光子，极大地拓展了光学脑成像技术的可能性。通过精准控制和强激光源的支持，研究人员将脉冲激光射向志愿者头部的一侧，另一侧则置放灵敏的光子检测器，在屏蔽所有干扰光源的环境下捕获了穿越头骨和脑组织后穿出的光子。
研究团队不仅依赖实验证据，还辅以高精度的计算机模拟，模拟光子在头部复杂结构中传播的路径，结果与实验数据高度吻合，确认捕获的光子确实经历了整个头部。从模拟结果来看，光线穿越的路径并非随机，而是由脑脊液等低散射区引导，形成特定的光传输通道。这一发现颠覆了传统认知，也给未来设计能够深入检测脑深层区域的新型光学设备提供理论依据。虽然当前的实验仍仅限于特定条件下进行，比如受测者需具备较浅的肤色、无毛发干扰，而且数据采集耗时长达30分钟，尚未达到商业化或临床应用的便捷标准，但研究的意义不容小觑。这种跨越整个头部的光学技术，潜力巨大，未来有望推动便携式、经济高效的深脑成像设备实现，从而满足临床需要及科研探索。深脑成像技术一旦成熟，将极大提升神经疾病的诊断和脑部创伤的监测效率。
比如，对于脑中风、脑肿瘤及脑损伤患者，现有MRI或CT设备受设备环境限制，而便携且无辐射的光学成像设备可随时随地进行大脑深部监测，尤其在偏远或医疗资源匮乏地区更具变革意义。此外，新技术的推广也可能催生家庭级脑健康监测设备，助力早期发现神经退行性疾病如阿尔茨海默病及帕金森病的异常脑区活动变化，从而实现更早介入和治疗。虽然挑战依旧存在，如如何进一步增强光源功率同时保障安全性，如何提升检测灵敏度以缩短数据采集时间，如何适应不同肤色和头部结构带来的多样性影响，研究团队和行业从业者正不断优化硬件与算法。未来深度结合人工智能和机器学习技术，预计能够更准确地解析复杂的光信号，提炼出更具诊断价值的脑功能信息。科学界对这项研究成果的反响热烈，充分体现出光学脑成像前所未有的发展潜力。从理论证明到实际应用，光子穿透成人头部的发现打开了探索大脑奥秘的新窗口。
无论是在基础神经科学研究还是临床医疗领域，都能催生出更多基于光学的创新技术方案。向深脑区的无创光学成像不再是梦想，而正逐步成为现实。随着技术的进一步成熟和普及，未来我们或许能够通过便携的智能设备，实时监测大脑深层结构与功能，为脑疾病的早期诊断与个性化治疗开辟全新纪元。人类对大脑的认识和保护将迈入一个全新的阶段。
