Hanli Liu, professeur de bio-ingénierie à l'Université du Texas à Arlington, travaille à améliorer la mémoire et les fonctions cognitives des astronautes pendant les missions spatiales en dirigeant la lumière sur leur cerveau.

Liu est co-investigateur principal sur 800 $, 000 bourse NASA avec Jacek Dmochowski, professeur assistant de bio-ingénierie à la City University of New York, qui fournira une technologie basée sur la lumière pour augmenter l'énergie disponible pour les cellules du cerveau et améliorer les performances des astronautes. La part d'UTA dans la subvention est de 321 $, 608 pendant deux ans.

Liu étudie comment utiliser des lasers pour fournir une lumière proche infrarouge au cerveau humain afin de détecter les lésions cérébrales traumatiques et les symptômes du trouble de stress post-traumatique. Ses travaux récents se sont élargis pour étudier le principe neurophysiologique de l'administration non invasive de la lumière laser dans le proche infrarouge pour améliorer la cognition humaine. Cette recherche a permis de comprendre comment la lumière peut stimuler les mitochondries, qui sont les centrales électriques au sein des cellules, à créer plus d'oxygène dans le cerveau pour augmenter le métabolisme cérébral et atténuer la perte de mémoire.

Avec la nouvelle subvention, Liu étudiera si les diodes électroluminescentes, ou LED, peut remplacer les lasers comme méthode de livraison pour la lumière proche infrarouge. Spécifiquement, elle trouvera la gamme de longueurs d'onde et la durée nécessaires pour produire les effets souhaités.

En général, les lasers sont lourds et encombrants et prendraient trop de place dans les quartiers exigus d'un vaisseau spatial ou d'une station spatiale. Les LED sont plus légères et plus petites et pourraient être fixées à un serre-tête ou à un appareil similaire plus facilement. Aussi, la lumière délivrée par les LED est plus sûre pour les yeux humains que la lumière des lasers.

La lumière LED dans la gamme rouge et proche infrarouge est déjà largement utilisée pour soulager la douleur et traiter l'acné, bien que peu de chercheurs aient rigoureusement étudié sa faisabilité et ses limites pour stimuler et stimuler le métabolisme cérébral.

"Les chercheurs ont des preuves que la mémoire peut être améliorée juste après avoir mis en lumière des zones spécifiques du cerveau humain pendant huit à 10 minutes, " a déclaré Liu. "Nous essayons de démontrer que si nous pouvons augmenter la puissance des LED à des niveaux sûrs, nous pouvons faire en sorte que la lumière LED atteigne le cortex, comme un laser, mais plus sûr, plus petite, plus facile et plus portable à utiliser."

La recherche de Liu est un exemple de la santé et de la condition humaine et de la découverte fondée sur les données, deux thèmes du Plan Stratégique 2020 d'UTA :Des Solutions Audacieuses | Impact mondial, dit Michael Cho, directeur du département de bio-ingénierie.

« La pression au travail est difficile à gérer sur Terre, mais l'ajout des facteurs de stress d'un environnement tel que l'espace peut avoir des effets négatifs et des impacts sur les performances et la mémoire, " dit Cho. "Dr. Les recherches de Liu ont fait d'importants progrès dans ce domaine, et si elle réussit, son travail sur cette nouvelle subvention pourrait être un élément crucial de l'exploration spatiale de longue durée. »

La recherche et le développement technologiques récents de Liu sont liés aux stimulations cérébrales infrarouges transcrâniennes non invasives, ou TIBS, En 2016, elle a dirigé une équipe qui a publié des recherches révolutionnaires dans Nature's Scientific Reports qui expliquaient le principe sous-jacent de TIBS, suivi d'un autre article à fort impact dans le Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. Cette publication a fourni la première démonstration que le TIBS peut améliorer de manière significative l'activité métabolique, circulation sanguine et oxygénation du sang dans le cerveau humain.

Elle a également fait équipe avec Alexa Smith-Osborne, professeur agrégé de travail social à l'UTA à la retraite, et utilisé la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge pour cartographier les réponses de l'activité cérébrale lors de l'exécution de tâches cognitives liées à l'apprentissage des chiffres et à la réévaluation de la mémoire. Cette méthode de cartographie optique permet aux neuroscientifiques et/ou cliniciens de « voir » où la mémoire échoue dans le cerveau chez les étudiants vétérans souffrant d'un trouble de stress post-traumatique.