Учёные из Ноттингемского университета и Университетского колледжа Лондона разработали магнитоэнцефалографический сканер мозга в виде шлема. Это позволяет снимать данные с двигающегося пациента, в то время при стандартной процедуре от них требуется находиться в полной неподвижности. Новое изобретение позволит снимать данные у спортсменов под нагрузкой, пациентов с клаустрофобией, маленьких детей без наркоза и людей, которым сложно сохранить неподвижность в силу различных заболеваний. Статья об этом появилась в журнале Nature.
Credit: Matthew J. Brookes et al/ Nature
Магнитоэнцефалография позволяет измерять и визуализировать магнитные поля, которые возникают в результате электрической активности мозга. Она основана на высокоточных сверхпроводниковых квантовых интерферометрах, используется для поиска и уточнения расположения очагов эпилептической активности, органических симптомов нейродегенеративных и неврологических заболеваний.
Это исследование показывает эффективность работы устройства. Данные снимаются не хуже, чем на стационарном устройстве, в то время как испытуемый занимается повседневными делами – пьёт чай, кивает, потягивается и даже играет в пинг-понг. Учёные говорят, что это не просто более лёгкий вариант МЭГ, но и более чувствительный.
Обычные сканеры МЭГ – большие и весят около полутора тонн. Это связано с тем, что датчики, используемые для измерения магнитного поля мозга, должны быть очень холодными (-269°C). В свою очередь, для охлаждения до таких температур приходится использовать очень громоздкие системы.
В таких сканерах пациент должен оставаться неподвижным во время сканирования, так как даже 5-миллиметровое перемещение может сделать снимки непригодными для использования. Это означает, что часто бывает трудно отсканировать людей, которым трудно оставаться неподвижными: маленьких детей, пациентов с нарушениями двигательных функций или поражениями мозга. Кроме того, затруднительно зафиксировать эпилептические припадки, если они бывают у пациентов редко и непредсказуемо, а также снять данные под нагрузкой. Ещё одна распространённая проблема – клаустрофобия и паника, которую испытывают пациенты при необходимости лежать неподвижно в закрытом сканере.
Новый тип сканера решает все эти проблемы. Уменьшив датчик до носимого состояния, учёные добились того, что неподвижность сканера относительно мозга соблюдается простой фиксацией прибора на голове. Чтобы сделать его настолько маленьким, воспользовались новыми квантовыми датчиками, которые можно устанавливать в трёхмерном печатном прототипе. Так как они очень лёгкие и могут работать при комнатной температуре, датчики можно размещать прямо на поверхности головы. Кроме того, размещение их намного ближе к мозгу снижает порог принимаемого сигнала.
Но квантовые датчики могут работать, только если магнитное поле Земли уменьшится примерно в 50 000 раз. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа разработала специальные электромагнитные катушки, которые помогли снизить это поле вокруг сканера.
Добившись успеха с прототипом, исследователи работают над модификациями шлема. Он будет похож на велосипедный, с размерным рядом для младенцев, детей и взрослых. Учёные предполагают, что новый тип сканера даст четырёхкратное повышение результативности процедуры у взрослых и пятнадцати- или двадцатикратное – у младенцев.
Текст: Полина Гершберг
Moving magnetoencephalography towards real-world applications with a wearable system by Elena Boto, Niall Holmes, James Leggett, Gillian Roberts, Vishal Shah, Sofie S. Meyer, Leonardo Duque Muñoz, Karen J. Mullinger, Tim M. Tierney, Sven Bestmann, Gareth R. Barnes, Richard Bowtell & Matthew J. Brookes in Nature. Published: 555, pages 657–661 (29 March 2018)
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.