Носимый сканер измеряет работу мозга у людей в движении

Исследовательская группа из Великобритании создала переносной сканер мозга, который может измерять работу мозга, когда люди стоят и ходят, прокладывая путь к лучшему пониманию и диагностике неврологических проблем, влияющих на движение.

В рамках проекта команда под руководством Ноттингемского университета объединила компактные датчики с прецизионным контролем магнитного поля для измерения крошечных магнитных полей, генерируемых мозгом, что позволило делать высокоточные записи во время естественных движений. Результаты, представленные в NeuroImage, опишите, как команда установила около 60 датчиков магнитного поля размером с сахарный кубик, известных как магнитометры с оптической накачкой (OPM), в легкие носимые шлемы, чтобы обеспечить свободу движений во время записи магнитоэнцефалографии (МЭГ).

As Найл Холмс, научный сотрудник Ноттингемского университета, который руководил исследованием, объясняет, что проект направлен на визуализацию функций человеческого мозга в «совершенно естественных условиях», чтобы углубить понимание того, что происходит в нашем мозгу, когда мы учимся ходить — или что не так в мозгу пациентов с состояниями, когда движение становится нарушенным или неконтролируемым.

«Обычные системы нейровизуализации, такие как сканеры МРТ, просто слишком ограничены для нас, чтобы мы могли выполнять естественные движения, а записи ЭЭГ во время движений дают данные с артефактами», — говорит Холмс.

Иголка в стоге сена

Нейроны в мозге общаются посредством электрических потенциалов и нейронных токов, которые создают связанное с ними магнитное поле. Измерение этих полей вне головы с помощью записей МЭГ позволяет исследователям определить лежащую в основе активность нейронов с уникально высокой пространственно-временной точностью. Однако, по словам Холмса, этот процесс представляет собой серьезную проблему.

«Нейронные магнитные поля находятся на уровне фемтотесла, более чем в миллиард раз меньше, чем магнитное поле Земли, и на много порядков меньше, чем магнитные поля, генерируемые такими источниками, как электрическая сеть и движущиеся транспортные средства; это как искать иголку в стоге сена», — говорит он.

Чтобы устранить это ограничение, команда, опираясь на последние разработки в области миниатюризации квантовых технологий, создала высокоточные OPM, которые работают путем измерения пропускания лазерного света через стеклянную ячейку, заполненную парами атомов рубидия. Лазер оптически накачивает атомы, что выравнивает спины электронов. При нулевом магнитном поле все спины выровнены, и лазерный свет больше не может поглощаться, поэтому измерение интенсивности лазерного света, выходящего из стеклянной ячейки, максимально.

«Когда рядом с клеткой прикладывается небольшое магнитное поле, спины смещаются, и им необходимо поглотить больше фотонов лазерного света, чтобы выровняться с лазером накачки. По мере поглощения фотонов измеренная интенсивность уменьшается», — объясняет Холмс. «Отслеживая интенсивность лазерного излучения, проходящего через клетку, мы можем сделать вывод о локальном магнитном поле, испытываемом атомами».

Катушка матрицы

Команда из Ноттингема также разработала «матричную катушку» — новый тип активного магнитного экранирования, состоящего из небольших простых единичных катушек, каждая из которых имеет индивидуально регулируемый ток, — которую можно перепроектировать в режиме реального времени, чтобы экранировать любую область в комнате с магнитным экраном. МСР). Это позволяет OPM продолжать функционировать, пока пациенты свободно передвигаются.

«Используя нашу матричную катушку, мы впервые продемонстрировали, что точные данные МЭГ можно получать во время амбулаторных движений. Это закладывает основу для многих клинических и нейробиологических парадигм, которые были бы невозможны при использовании обычных систем нейровизуализации», — говорит Холмс.

«Например, сканирование пациентов с нарушениями, влияющими на движение и равновесие, такими как болезнь Паркинсона, сотрясение мозга и атаксия походки, будет напрямую активировать сети мозга, связанные с движениями, которые они считают наиболее сложными, повышая нашу чувствительность к нейронным коррелятам мозга. расстройства», — добавляет он.

Cerca Magnetics получает награду qBIG за квантовые инновации

По словам Холмса, свобода передвижения также позволяет изучать пространственную навигацию и естественное социальное взаимодействие, а также продольные исследования развития нервной системы и запись эпилептической активности во время припадков. При этом создается то, что он описывает как «совершенно другой набор границ для исследователей и клиницистов».

«Интересно думать о том, чему мы могли бы научиться в этих областях. Сейчас мы находимся в процессе коммерциализации технологии с нашей дочерней компанией. Черка Магнетикс чтобы сделать возможными эти новые исследования», — говорит он.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Автомобили / электромобили, Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• Смещения блоков. Модернизация права собственности на экологические компенсации. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/wearable-scanner-measures-brain-function-in-people-on-the-move/