पहनने योग्य स्कैनर चलते-फिरते लोगों के मस्तिष्क की कार्यप्रणाली को मापता है - फिजिक्स वर्ल्ड

पहनने योग्य स्कैनर चलते-फिरते लोगों के मस्तिष्क की कार्यप्रणाली को मापता है - फिजिक्स वर्ल्ड

समय टिकट: 27 जून, 2023 4:45 बजे

शोधकर्ता नियाल होम्स मस्तिष्क इमेजिंग हेलमेट पहनते हैं
पहनने योग्य एमईजी शोधकर्ता नियाल होम्स मस्तिष्क इमेजिंग हेलमेट पहनते हैं; उसके पीछे मैट्रिक्स कॉइल चुंबकीय परिरक्षण प्रणाली दिखाई देती है। (सौजन्य: नॉटिंघम विश्वविद्यालय)

यूके स्थित एक शोध दल ने एक पहनने योग्य मस्तिष्क स्कैनर बनाया है जो लोगों के खड़े होने और चलने के दौरान मस्तिष्क की कार्यप्रणाली को माप सकता है, जिससे गति को प्रभावित करने वाली न्यूरोलॉजिकल समस्याओं की बेहतर समझ और निदान का मार्ग प्रशस्त होता है।

परियोजना के हिस्से के रूप में, नॉटिंघम विश्वविद्यालय के नेतृत्व वाली टीम ने मस्तिष्क द्वारा उत्पन्न छोटे चुंबकीय क्षेत्रों को मापने के लिए सटीक चुंबकीय क्षेत्र नियंत्रण के साथ कॉम्पैक्ट सेंसर को जोड़ा, जिससे प्राकृतिक आंदोलन के दौरान अत्यधिक सटीक रिकॉर्डिंग की जा सके। परिणाम, में प्रस्तुत किए गए NeuroImage, वर्णन करें कि कैसे टीम ने मैग्नेटोएन्सेफलोग्राफी (एमईजी) रिकॉर्डिंग के दौरान आंदोलन की स्वतंत्रता को सक्षम करने के लिए हल्के पहनने योग्य हेलमेट में लगभग 60 चीनी-क्यूब आकार के चुंबकीय क्षेत्र सेंसर लगाए, जिन्हें ऑप्टिकली पंप मैग्नेटोमीटर (ओपीएम) के रूप में जाना जाता है।

As नियाल होम्सनॉटिंघम विश्वविद्यालय के रिसर्च फेलो, जिन्होंने शोध का नेतृत्व किया, बताते हैं, यह परियोजना "पूरी तरह से प्राकृतिक सेटिंग्स" में मानव मस्तिष्क के कार्य की इमेजिंग पर केंद्रित है ताकि यह समझ सके कि जब हम चलना सीखते हैं तो हमारे दिमाग में क्या होता है - या ऐसी स्थिति वाले मरीज़ों के दिमाग में क्या गड़बड़ हो रही है जहां गति बाधित या अनियंत्रित हो जाती है।

होम्स का कहना है, "पारंपरिक न्यूरोइमेजिंग सिस्टम, जैसे कि एमआरआई स्कैनर, प्राकृतिक गतिविधियों को करने के लिए हमारे लिए बहुत ही प्रतिबंधात्मक हैं, और आंदोलनों के दौरान ईईजी रिकॉर्डिंग कलाकृतियों से युक्त डेटा उत्पन्न करती हैं।"

भूसे के ढेर में सुई

मस्तिष्क में न्यूरॉन्स विद्युत क्षमता और न्यूरोनल धाराओं के माध्यम से संचार करते हैं जो एक संबंधित चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। एमईजी रिकॉर्डिंग के साथ सिर के बाहर इन क्षेत्रों को मापने से शोधकर्ताओं को विशिष्ट उच्च स्पोटियोटेम्पोरल परिशुद्धता के साथ अंतर्निहित न्यूरोनल गतिविधि निर्धारित करने की अनुमति मिलती है। हालाँकि, होम्स के अनुसार, यह प्रक्रिया एक महत्वपूर्ण चुनौती प्रस्तुत करती है।

“न्यूरोनल चुंबकीय क्षेत्र फेमटोटेस्ला स्तर पर हैं, जो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से एक अरब गुना छोटा है, और मुख्य बिजली और चलते वाहनों जैसे स्रोतों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्रों की तुलना में छोटे परिमाण के कई क्रम हैं; यह भूसे के ढेर में सुई ढूंढने जैसा है,” वह कहते हैं।

इस सीमा को संबोधित करने के लिए, टीम ने अत्यधिक सटीक ओपीएम बनाने के लिए क्वांटम प्रौद्योगिकियों के लघुकरण में हाल के विकास पर काम किया जो रूबिडियम परमाणुओं के वाष्प से भरे ग्लास सेल के माध्यम से लेजर प्रकाश के संचरण को मापकर काम करता है। लेजर वैकल्पिक रूप से परमाणुओं को पंप करता है, जो इलेक्ट्रॉन स्पिन को संरेखित करता है। शून्य चुंबकीय क्षेत्र में, सभी स्पिन संरेखित होते हैं, और अधिक लेजर प्रकाश को अवशोषित नहीं किया जा सकता है, इसलिए ग्लास सेल से बाहर निकलने वाले लेजर प्रकाश की तीव्रता का माप अधिकतम होता है।

“जब कोशिका के पास एक छोटा चुंबकीय क्षेत्र लगाया जाता है, तो स्पिन संरेखण से बाहर हो जाती है, और पंपिंग लेजर के साथ फिर से संरेखित करने के लिए लेजर प्रकाश के अधिक फोटॉन को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है। जैसे ही फोटॉन अवशोषित होते हैं, मापी गई तीव्रता कम हो जाती है, ”होम्स बताते हैं। "सेल के माध्यम से प्रसारित लेजर प्रकाश की तीव्रता की निगरानी करके, हम परमाणुओं द्वारा अनुभव किए गए स्थानीय चुंबकीय क्षेत्र का अनुमान लगा सकते हैं।"

मैट्रिक्स कुंडल

नॉटिंघम टीम ने एक "मैट्रिक्स कॉइल" भी विकसित किया है - एक नए प्रकार का सक्रिय चुंबकीय परिरक्षण जो छोटे, सरल, यूनिट कॉइल्स से बना है, प्रत्येक व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित वर्तमान के साथ - जिसे चुंबकीय रूप से संरक्षित कमरे में किसी भी क्षेत्र को ढालने के लिए वास्तविक समय में फिर से डिजाइन किया जा सकता है ( एमएसआर)। यह ओपीएम को कार्य जारी रखने की अनुमति देता है क्योंकि मरीज़ स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं।

“हमारे मैट्रिक्स कॉइल का उपयोग करके हमने पहली बार प्रदर्शित किया है कि एम्बुलेटरी मूवमेंट के दौरान सटीक एमईजी डेटा प्राप्त किया जा सकता है। यह कई नैदानिक ​​और तंत्रिका वैज्ञानिक प्रतिमानों के लिए आधार तैयार करता है जो पारंपरिक न्यूरोइमेजिंग सिस्टम का उपयोग करना असंभव होगा, ”होम्स कहते हैं।

उदाहरण के लिए, पार्किंसंस रोग, मस्तिष्काघात और चाल गतिभंग जैसे विकारों वाले रोगियों की स्कैनिंग, उन गतिविधियों से जुड़े मस्तिष्क नेटवर्क को सीधे सक्रिय कर देगी जिन्हें वे सबसे चुनौतीपूर्ण पाते हैं, जिससे तंत्रिका संबंधी सहसंबंधों के प्रति हमारी संवेदनशीलता बढ़ जाएगी। विकार,'' वह आगे कहते हैं।

होम्स के अनुसार, आंदोलन की स्वतंत्रता स्थानिक नेविगेशन और प्राकृतिक सामाजिक संपर्क के अध्ययन के साथ-साथ अनुदैर्ध्य न्यूरोडेवलपमेंट अध्ययन और दौरे के दौरान मिर्गी गतिविधि की रिकॉर्डिंग को भी सक्षम बनाती है। ऐसा करने पर, यह वह बनाता है जिसे वह "शोधकर्ताओं और चिकित्सकों के लिए सीमाओं का एक पूरी तरह से अलग सेट" के रूप में वर्णित करता है।

“यह सोचना रोमांचक है कि हम इन क्षेत्रों में क्या सीखने में सक्षम हो सकते हैं। अब हम अपनी स्पिन-आउट कंपनी के साथ प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण की प्रक्रिया में हैं सेर्का मैग्नेटिक्स इन नए अध्ययनों को सक्षम करने के लिए," वे कहते हैं।

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