Scanerul purtabil măsoară funcția creierului la persoanele aflate în mișcare – Physics World

O echipă de cercetare din Marea Britanie a creat un scanner cerebral care poate măsura funcționarea creierului în timp ce oamenii stau și se plimbă, deschizând calea pentru o mai bună înțelegere și diagnosticare a problemelor neurologice care afectează mișcarea.

Ca parte a proiectului, o echipă condusă de Universitatea din Nottingham a combinat senzori compacti cu controlul precis al câmpului magnetic pentru a măsura câmpurile magnetice minuscule generate de creier, permițând înregistrări foarte precise în timpul mișcării naturale. Rezultatele, prezentate în NeuroImage, descrie modul în care echipa a montat aproximativ 60 de senzori de câmp magnetic de dimensiunea unui cub de zahăr, cunoscuți sub numele de magnetometre cu pompare optică (OPM), în căști ușoare, care pot fi purtate, pentru a permite libertatea de mișcare în timpul unei înregistrări magnetoencefalografice (MEG).

As Niall Holmes, coleg de cercetare la Universitatea din Nottingham, care a condus cercetarea, explică, proiectul se concentrează pe imagistica funcției creierului uman în „cadramente complet naturale” pentru a aprofunda înțelegerea a ceea ce se întâmplă în creierul nostru atunci când învățăm să mergem – sau despre ce merge prost în creierul pacienților cu afecțiuni în care mișcarea devine afectată sau incontrolabilă.

„Sistemele convenționale de neuroimagistică, cum ar fi scanerele RMN, sunt pur și simplu prea restrictive pentru ca noi să efectuăm mișcări naturale, iar înregistrările EEG în timpul mișcărilor produc date pline de artefacte”, spune Holmes.

Acul in carul cu fan

Neuronii din creier comunică prin potențiale electrice și curenți neuronali care produc un câmp magnetic asociat. Măsurarea acestor câmpuri în afara capului cu înregistrări MEG permite cercetătorilor să determine activitatea neuronală subiacentă cu o precizie spațio-temporală deosebit de ridicată. Cu toate acestea, potrivit lui Holmes, acest proces prezintă o provocare semnificativă.

„Câmpurile magnetice neuronale sunt la nivelul femtotesla, de peste un miliard de ori mai mici decât câmpul magnetic al Pământului și cu multe ordine de mărime mai mici decât câmpurile magnetice generate de surse cum ar fi rețeaua electrică și vehiculele în mișcare; este ca și cum ai căuta un ac într-un car de fân”, spune el.

Pentru a aborda această limitare, echipa s-a bazat pe evoluțiile recente în miniaturizarea tehnologiilor cuantice pentru a crea OPM-uri foarte precise care funcționează prin măsurarea transmisiei luminii laser printr-o celulă de sticlă umplută cu vapori de atomi de rubidiu. Laserul pompează optic atomii, ceea ce aliniază spinurile electronilor. La câmpul magnetic zero, toate spinurile sunt aliniate și nu mai poate fi absorbită lumină laser, astfel încât o măsurătoare a intensității luminii laser care iese din celula de sticlă este la maxim.

„Atunci când un câmp magnetic mic este aplicat în apropierea celulei, spin-urile cad din aliniament și trebuie să absoarbă mai mulți fotoni de lumină laser pentru a se realinia cu laserul de pompare. Pe măsură ce fotonii sunt absorbiți, intensitatea măsurată scade”, explică Holmes. „Prin monitorizarea intensității luminii laser care este transmisă prin celulă, putem deduce câmpul magnetic local experimentat de atomi.”

Bobina de matrice

Echipa Nottingham a dezvoltat, de asemenea, o „bobină matrice” – un nou tip de ecranare magnetică activă realizată din bobine mici, simple, unitare, fiecare cu curent controlabil individual – care poate fi reproiectată în timp real pentru a proteja orice regiune dintr-o cameră ecranată magnetic ( MSR). Acest lucru permite OPM-urilor să continue să funcționeze pe măsură ce pacienții se mișcă liber.

„Folosind bobina noastră matrice, am demonstrat, pentru prima dată, că datele MEG precise pot fi obținute în timpul mișcărilor ambulatorie. Acest lucru stabilește bazele pentru multe paradigme clinice și neuroștiințifice care ar fi imposibile folosind sisteme convenționale de neuroimagistică”, spune Holmes.

„De exemplu, scanarea pacienților cu tulburări care afectează mișcarea și echilibrul, cum ar fi boala Parkinson, comoțiile și ataxia mersului, va activa direct rețelele cerebrale asociate cu mișcările pe care le consideră cele mai dificile, crescând sensibilitatea noastră la corelațiile neuronale ale tulburări”, adaugă el.

Cerca Genți magnetice Premiul qBIG pentru inovație cuantică

Potrivit lui Holmes, libertatea de mișcare permite, de asemenea, studii de navigație spațială și interacțiune socială naturală, precum și studii longitudinale de neurodezvoltare și înregistrarea activității epileptice în timpul crizelor. Procedând astfel, creează ceea ce el descrie drept „un set complet diferit de granițe pentru cercetători și clinicieni”.

„Este interesant să ne gândim la ceea ce am putea învăța în aceste domenii. Acum suntem în proces de comercializare a tehnologiei cu compania noastră spin-out Căutați Magnetics pentru a permite aceste noi studii”, spune el.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. Automobile/VE-uri, carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• BlockOffsets. Modernizarea proprietății de compensare a mediului. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/wearable-scanner-measures-brain-function-in-people-on-the-move/