Kantav skanner mõõdab liikuvate inimeste ajufunktsiooni – Physics World

Ühendkuningriigis asuv uurimisrühm on loonud kantava ajuskanneri, mis suudab mõõta ajufunktsiooni, kui inimesed seisavad ja jalutavad, sillutades teed liikumist mõjutavate neuroloogiliste probleemide paremaks mõistmiseks ja diagnoosimiseks.

Projekti osana ühendas Nottinghami ülikooli juhitud meeskond kompaktsed andurid täpse magnetvälja juhtimisega, et mõõta aju tekitatud pisikesi magnetvälju, võimaldades loomuliku liikumise ajal teha ülitäpseid salvestusi. Tulemused, mis on esitatud aastal NeuroImagekirjeldage, kuidas meeskond paigaldas umbes 60 suhkrukuubi suurust magnetvälja andurit, mida tuntakse optiliselt pumbatavate magnetomeetritena (OPM), kergetesse kantavatesse kiivritesse, et võimaldada magnetoentsefalograafia (MEG) salvestamise ajal liikumisvabadust.

As Niall Holmes, uurimust juhtinud Nottinghami ülikooli teadur selgitab, et projekt keskendub inimaju funktsioonide pildistamisele „täiesti loomulikes tingimustes”, et süvendada arusaamist sellest, mis toimub meie ajus, kui õpime kõndima – või mis läheb valesti nende patsientide ajus, kelle liikumine muutub nõrgemaks või kontrollimatuks.

"Traditsioonilised neuropildisüsteemid, nagu MRI-skannerid, on meie jaoks lihtsalt liiga piiravad, et saaksime teha loomulikke liikumisi, ja liikumise ajal tehtud EEG-salvestused toodavad artefaktidega seotud andmeid, " ütleb Holmes.

Nõel heinakuhjas

Aju neuronid suhtlevad elektripotentsiaalide ja neuronaalsete voolude kaudu, mis tekitavad sellega seotud magnetvälja. Nende väljade mõõtmine väljaspool pead MEG-salvestistega võimaldab teadlastel määrata neuronaalse aktiivsuse unikaalselt suure spatiotemporaalse täpsusega. Holmesi sõnul kujutab see protsess endast aga märkimisväärset väljakutset.

"Neuronite magnetväljad on femtotesla tasemel, üle miljardi korra väiksemad kui Maa magnetväli ja palju suurusjärke väiksemad kui magnetväljad, mida tekitavad allikad, nagu elektrivõrk ja liikuvad sõidukid; see on nagu nõela otsimine heinakuhjast,” ütleb ta.

Selle piirangu lahendamiseks tugines meeskond hiljutistele arengutele kvanttehnoloogiate miniaturiseerimisel, et luua ülitäpsed OPM-id, mis töötavad laservalguse ülekande mõõtmisel läbi rubiidiumiaatomite auruga täidetud klaaselemendi. Laser pumpab optiliselt aatomeid, mis joondab elektronide spinni. Nullmagnetvälja korral on kõik spinnid joondatud ja laservalgust ei saa enam neelduda, seega on klaaselemendist väljuva laservalguse intensiivsuse mõõtmine maksimaalne.

"Kui raku lähedale rakendatakse väikest magnetvälja, langevad spinnid joondusest välja ja peavad pumpava laseriga uuesti joondamiseks neelama rohkem laservalguse footoneid. Footonite neeldumisel mõõdetud intensiivsus väheneb,” selgitab Holmes. "Rakku kaudu edastatava laservalguse intensiivsuse jälgimisel saame järeldada aatomite kogetud kohalikku magnetvälja."

Maatriksi mähis

Nottinghami meeskond töötas välja ka "maatriksmähise" – uut tüüpi aktiivse magnetvarjestuse, mis on valmistatud väikestest, lihtsatest, individuaalselt juhitava vooluga mähistest, mida saab reaalajas ümber kujundada, et varjestada mis tahes piirkonda magnetiliselt varjestatud ruumis ( MSR). See võimaldab OPM-idel jätkata toimimist, kui patsiendid liiguvad vabalt.

"Meie maatriksmähise abil oleme esimest korda näidanud, et ambulatoorsete liikumiste ajal on võimalik saada täpseid MEG-andmeid. See loob aluse paljudele kliinilistele ja neuroteaduslikele paradigmadele, mis tavapäraste neuropiltide süsteemide kasutamisel oleksid võimatud, ”ütleb Holmes.

"Näiteks liikumis- ja tasakaaluhäiretega patsientide skaneerimine, nagu Parkinsoni tõbi, põrutused ja kõnnaku ataksia, aktiveerib otseselt ajuvõrgustikke, mis on seotud nende liigutustega, mida nad peavad kõige keerulisemaks, suurendades meie tundlikkust närvisüsteemi närvikorrelaatide suhtes. häired,” lisab ta.

Cerca Magnetics kotid qBIG auhind kvantinnovatsiooni eest

Liikumisvabadus võimaldab Holmesi sõnul uurida ka ruumilist navigatsiooni ja loomulikku sotsiaalset interaktsiooni, samuti longitudinaalseid neuroarenguuuringuid ja epilepsia aktiivsuse registreerimist krambihoogude ajal. Seda tehes loob see selle, mida ta kirjeldab kui "teadlaste ja arstide jaoks täiesti teistsuguseid piire".

„Põnev on mõelda, mida võiksime nendes valdkondades õppida. Oleme nüüd koos oma spin-out ettevõttega tehnoloogia turustamise protsessis Cerca Magnetics et võimaldada neid uusi uuringuid, ”ütleb ta.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/wearable-scanner-measures-brain-function-in-people-on-the-move/