اليسار: نظام MEG المبرد المعتاد 275 قناة. يزن حوالي 450 كجم ، ويتم تثبيته في موضع واحد وهو ضخم ، ويجب أن يكون الشخص ثابتًا لفترة طويلة بالنسبة لوحدة الاستشعار. على اليمين: النموذج الأولي لخوذة OPM-MEG. يزن 905 جم ويتم تكوينه بحيث تكون أجهزة الاستشعار مجاورة مباشرةً لسطح الرأس (في هذا النموذج الأولي ، تغطي القشرة الحسية الحركية اليمنى فقط). يمكن لأي شخص تحريك رأسه بحريةتصوير الدماغ المغناطيسي (MEG) هي تقنية تسمح لك بقياس وتصور المجالات المغناطيسية الناشئة عن النشاط الكهربائي للدماغ. تُستخدم مقاييس التداخل الكمومي فائقة الدقة فائقة التوصيل (مستشعرات SQUID) في المجالات.
يشير استخدام الموصلات الفائقة في حد ذاته إلى أن تركيبات MEG يجب أن تكون مرهقة ومكلفة. هكذا هي. بتعبير أدق ، كان هذا هو الحال حتى الآن ، حتى قدمت مجموعة من الباحثين من جامعة نوتنغهام (بريطانيا العظمى) ، وكلية لندن الجامعية و QuSpin
أول ماسح ضوئي محمول MEG في العالم .
تحتاج أولاً إلى شرح باختصار لماذا تكون ماسحات MEG ضخمة جدًا. والحقيقة هي أنه نتيجة للنشاط الكهربائي للدماغ ، يتم إنشاء حقول مغناطيسية ضعيفة للغاية ، ولا يمكن تسجيلها إلا بواسطة أداة حساسة للغاية. هذا هو السبب في استخدام مقاييس التداخل الكمومي فائقة التوصيل هنا ، والتي تميز قوة المجال لعدة فتيات. تعمل هذه المستشعرات في درجات حرارة منخفضة للغاية ، وبالتالي فهي في الهيليوم السائل ، ويتم وضع فراغ بينها وبين جمجمة المريض. أي حركة للرأس تؤثر بشكل كبير على جودة البيانات: حتى حركة 5 مم يمكن أن تجعل نتائج القياس غير مناسبة. تعد المسافة من المستشعرات إلى الرأس حاسمة أيضًا ، لأن قوة الإشارة تعتمد على مربع المسافة. كل ما سبق لا يعقد البحث فحسب ، بل يجعل من الصعب على الأشخاص ذوي الرأس الصغير (الأطفال والمرضى الآخرين) المشاركة فيه.
أول ماسح ضوئي محمول في العالم OPM-MEG يغير الوضع بشكل كبير. بالطبع ، لا يمكنك المشي على طول الشارع معه ، ولكن حتى في هذا الشكل ، يوسع بشكل كبير المجال المحتمل للتجارب. لأول مرة ، يمكن للعلماء مسح دماغ الأطفال النشطين والأشخاص الذين يعانون من اضطرابات حركية. بالإضافة إلى ذلك ، أصبحت الدراسات الجديدة أساسية ممكنة. على سبيل المثال ، البحث في مجال الملاحة المكانية ، والذي كان صعبًا للغاية عندما كان يجب أن يكون الشخص في وضع ثابت. الآن يمكنك أن ترى أخيرًا ما يحدث في دماغ الإنسان أثناء التواصل الطبيعي مع الآخرين ، بما في ذلك الجنس الآخر.
في الخوذة الجديدة ، تكون المستشعرات ثابتة بالنسبة للدماغ البشري ، وليس بالنسبة للآلة الثابتة. المستشعرات - أجهزة قياس المغنطيسية التي يتم ضخها بصريًا (OPM) المصنعة بواسطة شركة
QuSpin الأمريكية
، يتم دمجها مباشرة في سطح الخوذة ويتم توصيلها بالنظام لقمع المجالات المغناطيسية الخارجية. لإلغاء تأثير المجال المغناطيسي للأرض ، استخدم الباحثون مجموعة من الملفات الكهرومغناطيسية ذات السطحين. فهي تولد مجالًا مغناطيسيًا ، عكس الأرض تمامًا ، لإلغاء تأثيرها على القياسات. القيد الكبير هو أن المريض لا يجب أن يتجاوز هذا المجال المحمي: مكعب غير مرئي مع وجه حوالي 40 سم.
تتطلب دقة القياسات أن تكون الخوذة مناسبة تمامًا لجمجمة ووجه المريض ، لذلك يجب أن يتم تصنيع المنتج بشكل فردي لكل شخص. وهي مصنوعة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد.
لقد تحقق العلماء من دقة القياسات في خوذة OPM-MEG مقارنة بتصوير الدماغ المغناطيسي التقليدي. خلال التجارب ، قام المرضى بنفس المهمة (رفع إصبع) في أجهزة مسح مختلفة - وكانت النتائج هي نفسها. بالإضافة إلى ذلك ، درس الباحثون أولاً نشاط الدماغ في المهام التي كان من المستحيل التحقيق فيها من قبل. هذه هي المهام التي تتطلب التنقل ، بما في ذلك تحريك الرأس. على سبيل المثال ، اشرب الماء من كوب أو ضع كرة على مضرب.
على الرغم من القيود المتبقية ، سيسمح لك أول ماسح ضوئي محمول MEG باتخاذ خطوة مهمة إلى الأمام في دراسة الدماغ البشري. من المثير للاهتمام مدى التقدم الذي سيتم إحرازه في هذا الاتجاه عندما تظهر أول واجهات MEG كاملة الاتصال مع الكمبيوتر. الألعاب وتطبيقات الواقع الافتراضي التي تستجيب لنشاط الدماغ و "تفهم" ما يمنح الشخص المتعة وما يخيفه - والتكيف مع لاعب معين. من المحتمل أن تتوافق قنوات التزامن اللاسلكية MEG-MEG بين الأشخاص تقريبًا مع ما أسماه أسلافنا التخاطر.
تم
نشر المقال العلمي في 21 مارس 2018 في مجلة
Nature (doi: 10.1038 / nature26147 ،
pdf ).