Hanli Liu, professor i bioteknik vid University of Texas i Arlington, arbetar med att förbättra minnet och kognitiva funktioner hos astronauter under rymduppdrag genom att rikta ljus mot deras hjärnor.

Liu är co-primär utredare på en $800, 000 NASA-anslag med Jacek Dmochowski, biträdande professor i bioteknik vid City University of New York, som kommer att leverera en ljusbaserad teknik för att öka energin som är tillgänglig för hjärnceller och förbättra astronauternas prestanda. UTA:s andel i bidraget är $321, 608 för två år.

Liu forskar om hur man använder laser för att leverera nära-infrarött ljus till den mänskliga hjärnan för att upptäcka traumatiska hjärnskador och symtom på posttraumatisk stressyndrom. Hennes senaste arbete har utvidgats för att undersöka den neurofysiologiska principen för icke-invasiv leverans av nära-infrarött laserljus för att förbättra mänsklig kognition. Denna forskning har lett till en förståelse för hur ljus kan stimulera mitokondrier, som är kraftverken inom celler, att skapa mer syre i hjärnan för att öka hjärnans ämnesomsättning och minska minnesförlusten.

Med det nya bidraget Liu kommer att undersöka om lysdioder, eller LED, kan ersätta lasrar som leveransmetod för nära-infrarött ljus. Specifikt, hon kommer att hitta det våglängdsområde och varaktighet som krävs för att producera de önskade effekterna.

I allmänhet, lasrar är tunga och skrymmande och skulle ta för mycket plats i de trånga utrymmena på en rymdfarkost eller rymdstation. Lysdioder är lättare och mindre och kan fästas på ett pannband eller liknande enhet lättare att förvara. Också, ljus som levereras av LED är säkrare för mänskliga ögon än ljus från laser.

LED-ljus i det röda och nära-infraröda området används redan i stor utsträckning för att lindra smärta och behandla akne, även om få forskare noggrant har undersökt dess genomförbarhet och begränsning för att öka och stimulera hjärnans metabolism.

"Forskare har bevis på att minnet kan förbättras direkt efter att ha skinit ljus på specifika områden i den mänskliga hjärnan i åtta till 10 minuter, ", sa Liu. "Vi försöker visa att om vi kan öka effekten i lysdioder inom säkra nivåer, vi kan få LED-ljus att nå cortex, precis som en laser, men säkrare, mindre, enklare och mer bärbar att använda."

Lius forskning är ett exempel på hälsa och mänskligt tillstånd och datadriven upptäckt, två teman i UTA:s strategiska plan 2020:Bold Solutions | Global påverkan, sa Michael Cho, ordförande för bioteknikavdelningen.

"Trycket på arbetsplatsen är svårt att hantera på jorden, men att lägga till stressfaktorerna i en miljö som rymden kan ha negativa effekter och påverkan på prestanda och minne, " sa Cho. "Dr. Lius forskning har tagit viktiga framsteg på detta område, och om hon lyckas, hennes arbete med det här nya anslaget kan vara en avgörande del av långvarig rymdutforskning."

Lius senaste teknologibaserade forskning och utveckling är relaterad till icke-invasiva transkraniella infraröda hjärnstimuleringar, eller TIBS, 2016, hon ledde ett team som publicerade banbrytande forskning i Nature's Scientific Reports som förklarade den underliggande principen för TIBS, följt av en annan storslagen artikel i Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. Denna publikation har gett den första demonstrationen att TIBS avsevärt kan förbättra metabolisk aktivitet, blodflöde och blodsyresättning i den mänskliga hjärnan.

Hon samarbetade också med Alexa Smith-Osborne, en pensionerad UTA-docent i socialt arbete, och använde funktionell nära-infraröd spektroskopi för att kartlägga hjärnaktivitetssvar under kognitiv uppgiftsprestation relaterad till sifferinlärning och minnesförsök. Denna optiska kartläggningsmetod tillåter neuralforskare och/eller kliniker att "se" var minnet sviker i hjärnan bland studentveteraner med posttraumatisk stressyndrom.