Escáner portátil mide la función cerebral en personas en movimiento – Physics World

Un equipo de investigación con sede en el Reino Unido ha creado un escáner cerebral portátil que puede medir la función cerebral mientras las personas están de pie y caminando, allanando el camino para una mejor comprensión y diagnóstico de los problemas neurológicos que afectan el movimiento.

Como parte del proyecto, un equipo dirigido por la Universidad de Nottingham combinó sensores compactos con control de campo magnético de precisión para medir pequeños campos magnéticos generados por el cerebro, lo que permitió realizar grabaciones de alta precisión durante el movimiento natural. Los resultados, presentados en NeuroImage, describen cómo el equipo montó alrededor de 60 sensores de campo magnético del tamaño de un terrón de azúcar, conocidos como magnetómetros de bombeo óptico (OPM), en cascos portátiles livianos para permitir la libertad de movimiento durante una grabación de magnetoencefalografía (MEG).

As niall holmes, investigador de la Universidad de Nottingham, que dirigió la investigación, explica que el proyecto se centra en obtener imágenes de la función del cerebro humano en "entornos completamente naturales" para profundizar la comprensión de lo que sucede en nuestro cerebro cuando aprendemos a caminar, o de lo que va mal en los cerebros de los pacientes con condiciones en las que el movimiento se ve afectado o es incontrolable.

"Los sistemas de neuroimagen convencionales, como los escáneres de resonancia magnética, son simplemente demasiado restrictivos para que podamos realizar movimientos naturales, y las grabaciones de EEG durante los movimientos producen datos llenos de artefactos", dice Holmes.

Aguja en un pajar

Las neuronas del cerebro se comunican a través de potenciales eléctricos y corrientes neuronales que producen un campo magnético asociado. La medición de estos campos fuera de la cabeza con grabaciones MEG permite a los investigadores determinar la actividad neuronal subyacente con una precisión espaciotemporal excepcionalmente alta. Sin embargo, según Holmes, este proceso presenta un desafío significativo.

“Los campos magnéticos neuronales están en el nivel de femtotesla, más de mil millones de veces más pequeños que el campo magnético de la Tierra, y muchos órdenes de magnitud más pequeños que los campos magnéticos generados por fuentes como la red eléctrica y los vehículos en movimiento; es como buscar una aguja en un pajar”, ​​dice.

Para abordar esta limitación, el equipo se basó en los desarrollos recientes en la miniaturización de las tecnologías cuánticas para crear OPM de alta precisión que funcionan midiendo la transmisión de la luz láser a través de una celda de vidrio llena de vapor de átomos de rubidio. El láser bombea ópticamente los átomos, lo que alinea los giros de los electrones. Con un campo magnético cero, todos los giros están alineados y no se puede absorber más luz láser, por lo que la medición de la intensidad de la luz láser que sale de la celda de vidrio es máxima.

“Cuando se aplica un pequeño campo magnético cerca de la celda, los giros se desalinean y necesitan absorber más fotones de luz láser para volver a alinearse con el láser de bombeo. A medida que se absorben los fotones, la intensidad medida disminuye”, explica Holmes. “Al monitorear la intensidad de la luz láser que se transmite a través de la celda, podemos inferir el campo magnético local experimentado por los átomos”.

Bobina de matriz

El equipo de Nottingham también desarrolló una "bobina de matriz", un nuevo tipo de protección magnética activa hecha de bobinas unitarias pequeñas y simples, cada una con corriente controlable individualmente, que se puede rediseñar en tiempo real para proteger cualquier región en una habitación protegida magnéticamente ( MSR). Esto permite que los OPM continúen funcionando mientras los pacientes se mueven libremente.

“Usando nuestra bobina de matriz, hemos demostrado, por primera vez, que se pueden adquirir datos MEG precisos durante los movimientos ambulatorios. Esto sienta las bases para muchos paradigmas clínicos y neurocientíficos que serían imposibles con los sistemas de neuroimagen convencionales”, dice Holmes.

“Por ejemplo, la exploración de pacientes con trastornos que afectan el movimiento y el equilibrio, como la enfermedad de Parkinson, las conmociones cerebrales y la ataxia de la marcha, activará directamente las redes cerebrales asociadas con los movimientos que encuentran más desafiantes, aumentando nuestra sensibilidad a los correlatos neurales del trastornos”, añade.

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Según Holmes, la libertad de movimiento también permite estudios de navegación espacial e interacción social natural, así como estudios de neurodesarrollo longitudinal y el registro de la actividad epiléptica durante las convulsiones. Al hacerlo, crea lo que él describe como "un conjunto de límites completamente diferente para investigadores y médicos".

“Es emocionante pensar en lo que podríamos aprender en estas áreas. Ahora estamos en el proceso de comercialización de la tecnología con nuestra empresa spin-out Cerca magnéticos para posibilitar estos nuevos estudios”, dice.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/wearable-scanner-measures-brain-function-in-people-on-the-move/