Hanli Liu, un professore di bioingegneria presso l'Università del Texas ad Arlington, sta lavorando per migliorare la memoria e la funzione cognitiva negli astronauti durante le missioni spaziali dirigendo la luce sul loro cervello.

Liu è investigatore co-primario su un $ 800, 000 sovvenzione della NASA con Jacek Dmochowski, assistente professore di bioingegneria presso la City University di New York, che fornirà una tecnologia basata sulla luce per aumentare l'energia disponibile per le cellule cerebrali e migliorare le prestazioni degli astronauti. La quota di UTA nella sovvenzione è di $ 321, 608 per due anni.

Liu studia come utilizzare i laser per fornire luce nel vicino infrarosso al cervello umano per rilevare lesioni cerebrali traumatiche e sintomi di disturbo da stress post-traumatico. Il suo lavoro recente si è ampliato per studiare il principio neurofisiologico della consegna non invasiva della luce laser nel vicino infrarosso per migliorare la cognizione umana. Questa ricerca ha portato alla comprensione di come la luce può stimolare i mitocondri, quali sono le centrali elettriche all'interno delle cellule, nella creazione di più ossigeno nel cervello per aumentare il metabolismo cerebrale e mitigare la perdita di memoria.

Con il nuovo contributo, Liu studierà se i diodi emettitori di luce, o LED, può sostituire i laser come metodo di consegna per la luce nel vicino infrarosso. Nello specifico, troverà la gamma di lunghezze d'onda e la durata necessarie per produrre gli effetti desiderati.

Generalmente, i laser sono pesanti e ingombranti e occuperebbero troppo spazio negli spazi angusti di un veicolo spaziale o di una stazione spaziale. I LED sono più leggeri e più piccoli e possono essere fissati a un archetto o a un dispositivo simile più facilmente riposto. Anche, la luce emessa dai LED è più sicura per gli occhi umani rispetto alla luce dei laser.

La luce LED nella gamma del rosso e del vicino infrarosso è già ampiamente utilizzata per alleviare il dolore e curare l'acne, sebbene pochi ricercatori abbiano studiato rigorosamente la sua fattibilità e limitazione per aumentare e stimolare il metabolismo cerebrale.

"I ricercatori hanno prove che la memoria può essere migliorata subito dopo aver puntato la luce su aree specifiche del cervello umano per 8-10 minuti, " ha detto Liu. "Stiamo cercando di dimostrare che se possiamo aumentare la potenza dei LED entro livelli di sicurezza, possiamo fare in modo che la luce LED raggiunga la corteccia, proprio come un laser, ma più sicuro, più piccoli, più facile e portatile da usare."

La ricerca di Liu è un esempio di salute e condizione umana e di scoperta guidata dai dati, due temi del Piano Strategico 2020 di UTA:Bold Solutions | Impatto globale, ha detto Michael Cho, presidente del Dipartimento di Bioingegneria.

"La pressione sul posto di lavoro è difficile da affrontare sulla Terra, ma aggiungere i fattori di stress di un ambiente come lo spazio può avere effetti e impatti negativi sulle prestazioni e sulla memoria, " Cho ha detto. "Dott. La ricerca di Liu ha fatto passi da gigante in questo campo, e se ha successo, il suo lavoro su questa nuova sovvenzione potrebbe essere una componente cruciale dell'esplorazione spaziale di lunga durata".

La recente ricerca e sviluppo basati sulla tecnologia di Liu è correlata alle stimolazioni cerebrali a infrarossi transcraniche non invasive, o TIBS, Nel 2016, ha guidato un team che ha pubblicato una ricerca innovativa in Nature's Scientific Reports che ha spiegato il principio alla base di TIBS, seguito da un altro articolo di grande impatto sul Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. Questa pubblicazione ha fornito la prima dimostrazione che TIBS può migliorare significativamente l'attività metabolica, flusso sanguigno e ossigenazione del sangue nel cervello umano.

Ha anche collaborato con Alexa Smith-Osborne, un professore associato in pensione UTA di assistenza sociale, e ha utilizzato la spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso per mappare le risposte dell'attività cerebrale durante l'esecuzione di compiti cognitivi relativi all'apprendimento delle cifre e al riesame della memoria. Questo metodo di mappatura ottica consente agli scienziati neurali e/o ai medici di "vedere" dove la memoria fallisce all'interno del cervello tra gli studenti veterani con disturbo da stress post-traumatico.