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Nottingham SERF MEG Gehirnscanner

Die verwendete Technik ist die Magnetenzephalographie (MEG), die die winzigen Magnetfelder erfasst, die durch elektrische Signale im Gehirn erzeugt werden.

Früher hätte dies sperrige, unterkühlte Geräte erfordert, da dafür "Tintenfische" - supraleitende Quanteninterferenzgeräte - als Sensoren benötigt wurden. In diesen Systemen konnte sich das Subjekt nicht bewegen. Nach Angaben der Universität reichten 5 mm Bewegung aus, um Bilder unbrauchbar zu machen.

Stattdessen hat das Nottigham-Team kürzlich entwickelte Spin-Exchange Relaxation-Free (SERF) -Atommagnetometer verwendet, auch Quantendetektoren, die gleichermaßen empfindlich sind, klein genug, um über den Kopf getragen zu werden und keine Superkühlung benötigen.

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Die als "optisch gepumpte Magnetometer" (OPMs) bezeichneten Detektoren stammten von der US-amerikanischen Firma QuSpin, deren CEO Vishal Shah Teil des Forschungsteams ist.

Durch das Tragen des Kopfes rücken die Sensoren näher an das Gehirn heran und können so besser auf magnetische Signale zugreifen.

Sein SERF-basiertes System ermöglicht der Universität zufolge ein Millisekunden-für-Millisekunden-Bild davon, welche Teile des Gehirns betroffen sind.

"Diese Technologie eröffnet aufregende Möglichkeiten für eine neue Generation der funktionellen Bildgebung des Gehirns", sagte Dr. Matt Brookes, der die MEG-Arbeit an der Universität von Nottingham leitet, an der der Prototyp gebaut wurde. „Durch das Scannen von Personen während ihrer Bewegung ergeben sich neue Möglichkeiten, beispielsweise die Messung der Gehirnfunktion bei realen Aufgaben oder echte soziale Interaktionen. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis nicht nur der gesunden Gehirnfunktion, sondern auch auf eine Reihe von neurologischen, neurodegenerativen und psychischen Erkrankungen. “

Zur Durchführung von Messungen wurde das Erdmagnetfeld um den Faktor 50.000 verringert. Dazu entwickelte das Team ein System elektromagnetischer Spulen, die vom Objekt entfernt und nahe an den Raumwänden positioniert sind, um mögliche klaustrophobische Effekte zu verringern .

Derzeit handelt es sich bei dem Helm um einen 3D-gedruckten Prototyp. Nachdem sich die Technik bewährt hat, arbeiten die Forscher an einer Kopfbedeckung im Stil eines Fahrradhelms, die sowohl für Babys und Kinder als auch für Erwachsene geeignet ist.

"Die Forscher sagen voraus, dass dieser neue Scannertyp die Empfindlichkeit bei Erwachsenen vervierfachen und bei Säuglingen möglicherweise auf das 15- oder 20-fache ansteigen wird", sagte Nottingham.

"MEG ist ein wirklich wertvolles Werkzeug in den Neurowissenschaften, aber aktuelle Scanner sind noch nicht weit verbreitet, da sie teuer, umständlich und für viele Patienten nicht geeignet sind", sagte Andrew Welchman. Wellcomes Leiter für Neurowissenschaften und psychische Gesundheit. „Dieser neue Scanner ist nicht nur deshalb aufregend, weil er diese Probleme beseitigt und unser Verständnis der Funktionsweise des Gehirns verbessert, sondern auch, weil er ein enormes Potenzial für die klinische Anwendung bietet. Dies könnte zu einer besseren Versorgung von Patienten wie Kleinkindern und Menschen mit Epilepsie führen, bei denen die derzeitigen Möglichkeiten stark eingeschränkt und sehr invasiv sind. “