دراسة: تحويل الليزر الفوضوي إلى حزمة دقيقة يسرع تصوير الدماغ ثلاثي الأبعاد

في اكتشاف غير متوقع تمكن علماء من تحويل ضوء الليزر الفوضوي الذي يعرف عادة بتشتته وعدم انتظامه إلى حزمة دقيقة ومركزة يمكن استخدامها في تصوير الأنسجة الحيوية بدقة عالية.

هذا التطور قد يسرع بشكل كبير من أبحاث أمراض الدماغ، حيث يتيح تصوير الحاجز الدموي الدماغي ثلاثي الأبعاد بسرعة تفوق الطرق الحالية بنحو 25 مرة، مع الحفاظ على جودة الصورة.

تعتمد هذه التقنية على ظاهرة فيزيائية جديدة حيث يمكن لضوء الليزر تحت ظروف معينة أن يعيد تنظيم نفسه تلقائيا بدلا من التشتت، فقد لاحظ الباحثون أنه عند زيادة طاقة الليزر داخل ألياف بصرية خاصة، يصل الضوء إلى نقطة حرجة يبدأ فيها بالتفاعل مع مادة الألياف نفسها، مما يؤدي إلى تكوين شعاع ضيق جدا يشبه قلم الرصاص.

يتطلب حدوث هذه الظاهرة شرطين أساسيين: أن يدخل الليزر إلى الألياف بزاوية دقيقة جدا، وأن تصل طاقته إلى مستوى معين يسمح بحدوث توازن بين الفوضى الطبيعية داخل الألياف والتأثيرات غير الخطية للضوء، وعند تحقق هذا التوازن، يتحول الضوء إلى حزمة مستقرة ومركزة دون الحاجة إلى تقنيات معقدة لتشكيل الشعاع.

تتميز هذه الحزمة الجديدة بوضوح عال، حيث تقل فيها التشوهات التي تظهر عادة في أشكال الضوء التقليدية مثل الهالات الجانبية التي تقلل من دقة الصورة.

وقد استخدم الباحثون هذه التقنية لتصوير الحاجز الدموي الدماغي، وهو طبقة خلوية تحمي الدماغ من المواد الضارة، لكنها في الوقت نفسه تعيق وصول العديد من الأدوية.

إحدى أبرز مزايا هذه الطريقة أنها تتيح متابعة حركة الأدوية داخل الخلايا في الوقت الحقيقي، دون الحاجة إلى استخدام مواد فلورية، وهو ما يمثل نقلة نوعية في دراسة كيفية وصول العلاجات إلى الدماغ.

كما تسمح هذه التقنية ببناء صور ثلاثية الأبعاد بسرعة عالية، بدلا من التقنيات التقليدية التي تعتمد على تجميع صور ثنائية الأبعاد بشكل تدريجي.

هذا التقدم قد يكون ذا أهمية خاصة في تطوير علاجات لأمراض مثل ألزهايمر والتصلب الجانبي الضموري، حيث يمكن للباحثين الآن تقييم مدى وصول الأدوية إلى أهدافها داخل الدماغ بشكل أكثر دقة وواقعية.

ويرى الباحثون أن هذه التقنية لا تقتصر على دراسة الحاجز الدموي الدماغي فقط، بل يمكن تطبيقها في مجالات أخرى من الهندسة الحيوية، مثل تتبع الجزيئات داخل الأنسجة أو دراسة الخلايا العصبية.

كما يخطط الفريق لمواصلة البحث لفهم الآليات الفيزيائية التي تسمح بهذا التنظيم الذاتي للضوء، والعمل على تطوير تطبيقات عملية لها في المستقبل.