ЛЕНТА

Носимый магнитоэнцефалограф натянули на всю голову

Matthew Brookers et al. / NeuroImage, 2020

Британские исследователи представили улучшенную версию носимого магнитоэнцефалографа: теперь шлем, в котором используются 49 сенсоров на основе магнитометров на щелочных металлах с оптической накачкой, может регистрировать активность всего головного мозга. Результаты нейровизуализации с помощью такого шлема сравнимы с классическим магнитоэнцефалографом — как по пространственному, так и по временному разрешению. Статья опубликована в журнале NeuroImage.

Из всех существующих сейчас методов нейровизуализации магнитоэнцефалография (или МЭГ) — один из наиболее эффективных. В отличие от фМРТ с его высоким пространственным, но низким временным разрешением, и ЭЭГ, у которого временное разрешение выше, а пространственное — ниже, МЭГ позволяет визуализировать активность мозга точнее относительно и времени, и пространства. Проблема МЭГ, однако, состоит в его довольно громоздкой конструкции, которая, к тому же, не позволяет участнику исследования спокойно двигаться (впрочем, этим в той или иной мере отличаются и другие методы нейровизуализации).

В 2018 году ученым из Ноттингемского университета под руководством Мэттью Брукерса (Matthew Brookers) удалось решить эту проблему: они представили прототип носимого МЭГ-шлема, который как раз позволяет тому, кто его носит, свободно двигаться (ходить и даже играть в пинг-понг). Вместо классических сверхпроводящих квантовых интерферометров (или СКВИДов), которые обычно используют в МЭГ, ученые использовали магнитометры на щелочных металлах с оптической накачкой: в них изменения свойств паров щелочного металла под воздействием магнитного поля фиксируются фотометром. В отличие от СКВИДов, такие магнитометры не требуют сложных систем охлаждения (для работы СКВИДов температура должны быть близка к абсолютному нулю — это достигается за счет, например, жидкого азота), поэтому их можно компактно разместить на шлеме близко к голове.

Проблема, однако, была решена частично: полученный прототип ограничили 13 сенсорами на магнитометрах, что позволило регистрировать активность только с небольшого участка коры (а именно — сенсомоторной коры), пусть и довольно точно. В новой работе ученые представили дополненный и расширенный носимый МЭГ-шлем: в нем используются уже 49 сенсоров, что позволяет покрыть всю поверхность головы и, соответственно, регистрировать активность всего головного мозга.

Ученые разработали два прототипа нового МЭГ-шлема: первый, более гибкий, похож на ЭЭГ-шапочку, а второй выглядит как полноценный (и довольно массивный) шлем. Для расположения сенсоров на шлемах ученые использовали сканы МРТ головного мозга — и его же использовали для того, чтобы совместить регистрируемую активность с участками.

Чтобы опробовать МЭГ-шлемы в действии, ученые регистрировали активность мозга двух участниц своего эксперимента в то время, пока они следили за меняющимися на экране фигурами и одновременно двигали рукой — таким образом можно было проследить активность зрительной и моторной коры. Для оценки эффективности измерений эксперимент также повторили и в классическом МЭГ.

В результате ученым удалось зарегистрировать активность зрительной коры в гамма-диапазоне и моторной коры в бета-диапазоне с примерно той же пространственной и временной точностью, что и при использовании обычного МЭГ — даже несмотря на то, что сенсоров со СКВИДами в классическом МЭГ в пять раз больше, чем сенсоров в созданных шлемах. При этом авторы уточнили, что несмотря на то, что оба варианта шлема можно использовать, и точность будет высока, предпочтение они отдают твердому шлему, так как его чувствительность все же выше.

Регистрация активности в бета- и гамма-диапазонах со зрительной и моторной коры с помощью твердого шлема, шапочки и классического МЭГ

Matthew Brookers et al. / NeuroImage, 2020

Поделиться

Несмотря на то, что исследователи приблизились к созданию полностью носимого и компактного МЭГ, ограничения все же есть: как и для классического МЭГ, для носимого шлема необходимо использовать комнату, которая ограничивает воздействие естественного магнитного поля Земли на регистрацию потенциалов. Если это ограничение будет решено в будущем, ученые смогут использовать шлем для мониторинга активности мозга у пациентов с различными неврологическими заболеваниями — например, эпилепсией — и даже, возможно, заменить им инвазивные методы.

Носимые компактные решения нужны не только для визуализации работы головного мозга: например, два года назад ученые разработали МРТ-перчатку, которая позволяет визуализировать работу мягких тканей руки во время движения.

Елизавета Ивтушок

источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
Установите приложение MEGANEWS на Google Play
УСТАНОВИТЬ
Закрыть
Закрыть

Обнаружен Adblock

Поддержите нас, пожалуйста, отключив блокировку рекламы.