Un grupo de científicos de la Escuela Superior de Economía de Ioffe y el Instituto de Física y Tecnología de San Petersburgo están trabajando en una nueva generación de magnetoencefalografía atómica,
escribe el periódico Izvestia. Si se completa el trabajo, la invención rusa diferirá ventajosamente de los costosos dispositivos MEG existentes por valor de varios millones de dólares:
- No requiere una sala de aislamiento magnético. El sensor funciona en el campo magnético de la Tierra.
- El costo es 5-7 veces más barato que los análogos (ya que no hay necesidad de equipos especiales de una sala con aislamiento magnético)
- Compacidad
- La ubicación de los sensores está más cerca de la cabeza que la distancia mínima de 3-4 cm en los sistemas MEG existentes, donde esta limitación se debe al hecho de que el sensor se coloca en helio líquido a una temperatura cercana al cero absoluto
El trabajo está lejos de estar completo, pero los científicos lograron ciertos éxitos. Lo más importante, un elemento clave del futuro dispositivo ya está diseñado: un sensor que detecta los campos magnéticos generados por la actividad de las células nerviosas del cerebro.
Los MEG modernos utilizan sensores
SQUID (interferómetros cuánticos superconductores). Este es un anillo superconductor con dos uniones de túnel Josephson. En cierto sentido, este es un análogo del efecto óptico con interferencia de dos ranuras; solo en este caso, no interfieren las ondas de luz, sino dos corrientes de Josephson. En SQUID, la onda de electrones se divide en dos, cada una de las cuales pasa su propio contacto de túnel, y luego ambas ondas se juntan. En presencia de un campo magnético, se inducirá una corriente superconductora circulante en el circuito. Esta corriente en uno de los contactos se restará de la corriente externa constante y en el segundo se le agregará. Se producirá una diferencia de fase entre los contactos del túnel.
Para los magnetómetros SQUID existentes en el mundo, la sensibilidad alcanza 5 · 10
−33 J / Hz (la sensibilidad en el campo magnético es 10
−13 T). Naturalmente, necesitan aislamiento del campo magnético de la Tierra.
"Durante el desarrollo del magnetoencefalograma atómico, pudimos construir sensores capaces de trabajar en el campo magnético de la Tierra", dijo Anton Vershovsky, investigador líder en el Laboratorio de Espectroscopía de Radio Atómica del Instituto de Fisicotecnia. "Esto probablemente hará posible abandonar el uso de una sala de aislamiento magnético, lo que reducirá significativamente el costo del dispositivo y su funcionamiento".
En un comentario a Geektimes, Anton Vershovsky (
antver ) explicó: “Nuestros prototipos y competidores no son SQUID, pero los sensores SERF son magnetómetros atómicos capaces de funcionar solo en campos magnéticos cero. Nuestros sensores son ligeramente menos sensibles, pero carecen de este inconveniente. Sin la sala de magneto-blindaje de medio millón de dólares que los SERF necesitan, realmente se puede hacer, pero aún se necesitará una pantalla magnética con un estabilizador de campo ... Los principios físicos del funcionamiento del sensor se han desarrollado y probado experimentalmente. La siguiente etapa - OCD - el diseño del sensor, y solo entonces el MEG. Es más de un año ".
Hay pocos detalles técnicos sobre el revolucionario dispositivo ruso (aunque hay
publicaciones sobre magnetómetros atómicos). Pero el director del Centro HSE para Interfaz Bioeléctrica, Alexey Osadchiy, dijo que el nuevo sensor le permite construir un sistema MEG compacto con nuevas características: "Será algo parecido al fantástico tocado de un profesor de Regreso al futuro, un casco con un par de cientos de sensores similares en un gran lapiz de recuerdo. Los sensores estarán ubicados a no más de un centímetro de la cabeza, varias veces más cerca que en los sistemas existentes. Esto nos permitirá lograr una resolución submilimétrica: podremos distinguir las señales de áreas del cerebro que están separadas por menos de un milímetro ”.
Incluso si asumimos que el desarrollo de Rusia no llegará a su conclusión lógica, todavía hay varios grupos trabajando en el mundo que están llevando a cabo investigaciones científicas en esta dirección. En otras palabras, tarde o temprano, un magnetoencefalograma atómico compacto debería crearse mucho más barato que los sistemas MEG existentes. Y tal dispositivo revolucionará la ciencia del cerebro.
El hecho es que los dispositivos actuales de varios millones de dólares requieren instalación y mantenimiento complejos. Son muy caros para que el MEG pueda pagar el hospital de distrito habitual. Además, tienen una serie de otras limitaciones. Por ejemplo, el escaneo requiere una quietud absoluta. No es posible escanear el cerebro de niños o animales porque tienen un tamaño de cabeza más pequeño que el estándar. Los nuevos sensores y un magnetoencefalograma atómico eliminarán tales restricciones y ampliarán radicalmente el alcance del uso de MEG: "El advenimiento de un magnetoencefalograma económico revolucionará tanto el campo del tratamiento de los trastornos neurocognitivos como la ciencia", dice Tatyana Stroganova, directora del Centro de Investigación Neurocognitiva de la Universidad Psicológica y Pedagógica de la ciudad de Moscú. "Incluso las instituciones médicas y científicas más pequeñas pueden permitirse la instalación de MEG". En su opinión, un aumento múltiple en el volumen de estudios de MEG en todo el mundo
hará inevitable un salto cualitativo en el campo del conocimiento humano de su cerebro .