סורק לביש מודד את תפקוד המוח של אנשים בתנועה - עולם הפיזיקה

צוות מחקר בבריטניה יצר סורק מוח לביש שיכול למדוד את תפקוד המוח בזמן שאנשים עומדים ומסתובבים, מה שסלל את הדרך להבנה ואבחון טובים יותר של בעיות נוירולוגיות המשפיעות על תנועה.

כחלק מהפרויקט, צוות בראשות אוניברסיטת נוטינגהאם שילב חיישנים קומפקטיים עם בקרת שדה מגנטי מדויקת למדידת שדות מגנטיים זעירים שנוצרו על ידי המוח, מה שאיפשר לבצע הקלטות מדויקות ביותר במהלך תנועה טבעית. התוצאות, המוצגות ב NeuroImage, תאר כיצד הצוות הרכיב כ-60 חיישני שדה מגנטי בגודל קוביית סוכר, המכונים מגנומטרים שאובים אופטי (OPMs), לתוך קסדות לבישות קלות משקל כדי לאפשר חופש תנועה במהלך הקלטת מגנטואנצפלוגרפיה (MEG).

As ניאל הולמס, עמית מחקר באוניברסיטת נוטינגהם, שהוביל את המחקר, מסביר, הפרויקט מתמקד בהדמיית תפקוד המוח האנושי ב"מסגרות טבעיות לחלוטין" כדי להעמיק את ההבנה של מה קורה במוח שלנו כשאנחנו לומדים ללכת - או של מה משתבש במוחם של חולים עם מצבים שבהם התנועה הופכת לקויה או בלתי נשלטת.

"מערכות נוירו-דמייה קונבנציונליות, כמו סורקי MRI, פשוט מגבילות אותנו מכדי לבצע תנועות טבעיות, והקלטות EEG במהלך תנועות מייצרות נתונים רכובים על חפצים", אומר הולמס.

מחט בערימת שחת

נוירונים במוח מתקשרים באמצעות פוטנציאלים חשמליים וזרמים נוירונים המייצרים שדה מגנטי משויך. מדידת שדות אלה מחוץ לראש עם הקלטות MEG מאפשרת לחוקרים לקבוע את הפעילות הנוירונית הבסיסית בדיוק מרחבי-זמני גבוה במיוחד. עם זאת, לדברי הולמס, תהליך זה מהווה אתגר משמעותי.

"השדות המגנטיים הנוירונים נמצאים ברמת הפמטוטסלה, קטנים יותר מפי מיליארד מהשדה המגנטי של כדור הארץ, וסדרי גודל רבים קטנים יותר משדות מגנטיים הנוצרים ממקורות כמו חשמל רשת וכלי רכב נעים; זה כמו לחפש מחט בערימת שחת", הוא אומר.

כדי להתמודד עם מגבלה זו, הצוות בנה על ההתפתחויות האחרונות במזעור טכנולוגיות קוונטיות כדי ליצור OPMs מדויקים ביותר הפועלים על ידי מדידת העברת אור לייזר דרך תא זכוכית מלא באדי אטומי רובידיום. הלייזר שואב את האטומים בצורה אופטית, מה שמיישר את סיבובי האלקטרונים. באפס שדה מגנטי, כל הספינים מיושרים, ולא ניתן לקלוט יותר אור לייזר, כך שמדידה של עוצמת אור הלייזר היוצא מתא הזכוכית היא מקסימום.

"כאשר שדה מגנטי קטן מופעל ליד התא, הספינים נופלים מישור, וצריכים לספוג יותר פוטונים של אור לייזר כדי להתיישר מחדש עם הלייזר השואב. ככל שהפוטונים נספגים, העוצמה הנמדדת יורדת", מסביר הולמס. "על ידי ניטור עוצמת אור הלייזר המועבר דרך התא, אנו יכולים להסיק מה השדה המגנטי המקומי שחווים האטומים."

סליל מטריקס

צוות נוטינגהאם פיתח גם "סליל מטריקס" - סוג חדש של מיגון מגנטי פעיל העשוי מסלילי יחידה קטנים ופשוטים, כל אחד עם זרם הניתן לשליטה בנפרד - שניתן לעצב מחדש בזמן אמת כדי להגן על כל אזור בחדר מוגן מגנטי ( MSR). זה מאפשר ל-OPMs להמשיך לתפקד כשהמטופלים נעים בחופשיות.

"באמצעות סליל המטריצה ​​שלנו הוכחנו, בפעם הראשונה, שניתן להשיג נתוני MEG מדויקים במהלך תנועות אמבולטוריות. זה קובע את הבסיס לפרדיגמות קליניות ונוירו-מדעיות רבות, שלא ניתן יהיה להשתמש במערכות הדמיה קונבנציונליות", אומר הולמס.

"לדוגמה, סריקה של מטופלים עם הפרעות המשפיעות על תנועה ושיווי משקל, כמו מחלת פרקינסון, זעזוע מוח ואטקסיה בהליכה, תפעיל ישירות את רשתות המוח הקשורות לתנועות שהם מוצאים מאתגרים ביותר, ותגביר את הרגישות שלנו לקורלציות העצביות של המוח. הפרעות", הוא מוסיף.

Cerca Magnetics שקיות qBIG Prize לחדשנות קוונטית

לדברי הולמס, חופש התנועה מאפשר גם מחקרים של ניווט מרחבי ואינטראקציה חברתית טבעית, כמו גם מחקרי התפתחות נוירו-אורכית ורישום פעילות אפילפטית בזמן התקפים. בכך, זה יוצר את מה שהוא מתאר כ"מערכת שונה לחלוטין של גבולות עבור חוקרים וקלינאים".

"זה מרגש לחשוב על מה שנוכל ללמוד בתחומים האלה. אנו נמצאים כעת בתהליך של מסחור הטכנולוגיה עם חברת הספין-אאוט שלנו Cerca Magnetics כדי לאפשר את המחקרים החדשים האלה", הוא אומר.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. רכב / רכבים חשמליים, פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• BlockOffsets. מודרניזציה של בעלות על קיזוז סביבתי. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/wearable-scanner-measures-brain-function-in-people-on-the-move/