Носимий сканер вимірює роботу мозку людей у ​​русі – Physics World

Британська дослідницька група створила переносний сканер мозку, який може вимірювати функцію мозку, коли люди стоять і ходять, прокладаючи шлях для кращого розуміння та діагностики неврологічних проблем, які впливають на рух.

У рамках проекту команда під керівництвом Ноттінгемського університету поєднала компактні датчики з точним контролем магнітного поля для вимірювання крихітних магнітних полів, створюваних мозком, що дозволяє робити високоточні записи під час природного руху. Результати, представлені в NeuroImage, опишіть, як команда встановила близько 60 датчиків магнітного поля розміром із кубик цукру, відомих як магнітометри з оптичною накачкою (OPM), у легкі шоломи, які можна носити, щоб забезпечити свободу рухів під час запису магнітоенцефалографії (MEG).

As Найл Холмс, науковий співробітник Університету Ноттінгема, який очолював дослідження, пояснює, що проект зосереджений на зображенні функції людського мозку в «повністю природних умовах», щоб поглибити розуміння того, що відбувається в нашому мозку, коли ми вчимося ходити, або що відбувається не так у мозку пацієнтів зі станами, коли рух стає порушеним або неконтрольованим.

«Звичайні системи нейровізуалізації, такі як МРТ-сканери, просто занадто обмежувальні для нас, щоб виконувати природні рухи, а записи ЕЕГ під час рухів створюють дані, пов’язані з артефактами», — каже Холмс.

Голка в копиці сіна

Нейрони в мозку спілкуються через електричні потенціали та нейронні струми, які створюють відповідне магнітне поле. Вимірювання цих полів за межами голови за допомогою записів MEG дозволяє дослідникам визначати базову нейрональну активність з унікально високою просторово-часовою точністю. Проте, за словами Холмса, цей процес становить значний виклик.

«Магнітні поля нейронів знаходяться на рівні фемтотесла, більш ніж в мільярд разів менші, ніж магнітне поле Землі, і на багато порядків менші, ніж магнітні поля, створювані такими джерелами, як електромережі та транспортні засоби, що рухаються; це як шукати голку в стозі сіна», – каже він.

Щоб усунути це обмеження, команда створила останні розробки в мініатюризації квантових технологій для створення високоточних OPM, які працюють шляхом вимірювання пропускання лазерного світла через скляну комірку, наповнену парою атомів рубідію. Лазер оптично накачує атоми, що вирівнює спини електронів. За нульового магнітного поля всі спіни вирівнюються, і більше лазерне світло не може поглинатися, тому вимірювання інтенсивності лазерного світла, що виходить зі скляної комірки, є максимальним.

«Коли біля клітини прикладається невелике магнітне поле, спіни випадають з вирівнювання, і їм потрібно поглинати більше фотонів лазерного світла, щоб знову вирівняти з накачуючим лазером. Коли фотони поглинаються, виміряна інтенсивність зменшується», — пояснює Холмс. «Відстежуючи інтенсивність лазерного світла, яке проходить через клітину, ми можемо зробити висновок про локальне магнітне поле, яке відчувають атоми».

Матрична котушка

Ноттінгемська команда також розробила «матричну котушку» — новий тип активного магнітного екранування, виготовленого з маленьких простих одиничних котушок, кожна з яких має індивідуально контрольований струм, — яку можна переробити в режимі реального часу, щоб екранувати будь-яку область у приміщенні з магнітним екрануванням ( MSR). Це дозволяє OPM продовжувати функціонувати, оскільки пацієнти вільно пересуваються.

«Використовуючи нашу матричну котушку, ми вперше продемонстрували, що точні дані МЕГ можна отримати під час амбулаторних рухів. Це закладає основу для багатьох клінічних і нейронаукових парадигм, які були б неможливі за допомогою звичайних систем нейровізуалізації», — говорить Холмс.

«Наприклад, сканування пацієнтів із розладами, які впливають на рух і рівновагу, такими як хвороба Паркінсона, струс мозку та атаксія ходи, безпосередньо активує мережі мозку, пов’язані з рухами, які вони вважають найбільш складними, підвищуючи нашу чутливість до нейронних корелятів розладів», – додає він.

Cerca Magnetics bags qBIG Приз за квантові інновації

За словами Холмса, свобода пересування також дозволяє вивчати просторову навігацію та природну соціальну взаємодію, а також поздовжні дослідження нейророзвитку та запис епілептичної активності під час нападів. Роблячи це, він створює те, що він описує як «зовсім інший набір кордонів для дослідників і клініцистів».

«Захоплююче думати про те, чого ми можемо навчитися в цих сферах. Зараз ми перебуваємо в процесі комерціалізації технології з нашою компанією, що виділяється Cerca Magnetics щоб уможливити ці нові дослідження», – говорить він.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. Автомобільні / електромобілі, вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• BlockOffsets. Модернізація екологічної компенсаційної власності. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/wearable-scanner-measures-brain-function-in-people-on-the-move/