Le premier scanner MEG portable au monde

À gauche: le système MEG cryogénique à 275 canaux habituel. Il pèse environ 450 kg, est fixé dans une position et est encombrant, et une personne doit être stationnaire pendant une longue période par rapport à l'unité de capteur. À droite: prototype de casque OPM-MEG. Il pèse 905 g et est configuré pour que les capteurs soient directement adjacents à la surface de la tête (dans ce prototype, ils ne couvrent que le cortex sensorimoteur droit). Une personne peut bouger librement sa tête

La magnétoencéphalographie (MEG) est une technologie qui vous permet de mesurer et de visualiser les champs magnétiques résultant de l'activité électrique du cerveau. Les interféromètres quantiques supraconducteurs de haute précision (capteurs SQUID) sont utilisés pour les champs.

L'utilisation de supraconducteurs suggère en soi que les installations MEG doivent être lourdes et coûteuses. Il en est ainsi. Plus précisément, ce fut le cas jusqu'à présent, jusqu'à ce qu'un groupe de chercheurs de l'Université de Nottingham (Grande-Bretagne), de l'University College London et de QuSpin présentent le premier scanner MEG portable au monde .

Vous devez d'abord expliquer en un mot pourquoi les scanners MEG sont si encombrants. Le fait est qu'à la suite de l'activité électrique du cerveau, des champs magnétiques extrêmement faibles sont générés et seul un instrument très sensible peut les enregistrer. C'est pourquoi des interféromètres quantiques supraconducteurs sont utilisés ici, qui distinguent une intensité de champ de plusieurs femtesters. Ces capteurs fonctionnent à des températures extrêmement basses, ils sont donc dans l'hélium liquide, et un espace de vide est placé entre eux et le crâne du patient. Tout mouvement de la tête affecte considérablement la qualité des données: même un mouvement de 5 mm peut rendre les résultats de mesure inappropriés. La distance entre les capteurs et la tête est également cruciale, car la force du signal dépend du carré de la distance. Tout ce qui précède complique non seulement la recherche, mais rend difficile la participation des personnes ayant une petite tête (enfants et autres patients).

Le premier scanner portable OPM-MEG au monde change radicalement la situation. Bien sûr, vous ne pouvez pas marcher dans la rue avec lui, mais même sous cette forme, il élargit considérablement le champ possible des expériences. Pour la première fois, les scientifiques peuvent analyser entièrement le cerveau des enfants actifs et des personnes atteintes de troubles moteurs. De plus, des études fondamentalement nouvelles deviennent possibles. Par exemple, la recherche dans le domaine de la navigation spatiale, qui était extrêmement difficile lorsqu'une personne devait être en position stationnaire. Maintenant, vous pouvez enfin voir ce qui se passe dans le cerveau humain lors d'une communication naturelle avec d'autres personnes, y compris le sexe opposé.



Dans le nouveau casque, les capteurs sont fixes par rapport au cerveau humain et non par rapport à la machine fixe. Capteurs - magnétomètres à pompage optique (OPM) fabriqués par QuSpin, une société américaine , sont intégrés directement dans la surface du casque et connectés au système pour supprimer les champs magnétiques externes. Pour annuler l'influence du champ magnétique terrestre, les chercheurs ont utilisé un ensemble de bobines électromagnétiques biplanaires. Ils génèrent un champ magnétique, exactement à l'opposé de la terre, pour annuler son influence sur les mesures. Une grande limitation est que le patient ne doit pas aller au-delà de ce champ protégé: un cube invisible avec une face d'environ 40 cm.

La précision des mesures nécessite que le casque s'adapte parfaitement au crâne et au visage du patient, donc pour chaque personne le produit devra être fabriqué individuellement. Il est réalisé à l'aide de l'impression 3D.

Les scientifiques ont vérifié la précision des mesures dans le casque OPM-MEG par rapport à la magnétoencéphalographie traditionnelle. Au cours des expériences, les patients ont effectué la même tâche (en levant un doigt) dans différents scanners - et les résultats étaient les mêmes. De plus, les chercheurs ont d'abord étudié l'activité cérébrale dans des tâches qui étaient fondamentalement impossibles à étudier auparavant. Ce sont des tâches qui nécessitent de la mobilité, y compris le déplacement de la tête. Par exemple, buvez de l'eau dans une tasse ou farcissez une balle sur une raquette.


Malgré les restrictions restantes, le premier scanner MEG portable vous permettra de faire un pas en avant significatif dans l'étude du cerveau humain. Il est intéressant de savoir jusqu'où iront les progrès dans cette direction lorsque les premières interfaces MEG à part entière pour la communication avec un ordinateur apparaîtront. Des jeux et des applications de réalité virtuelle qui répondent à l'activité cérébrale et «comprennent» ce qui fait plaisir à une personne et ce qui lui fait peur - et s'adaptent à un joueur spécifique. Probablement, les canaux de synchronisation sans fil MEG-MEG entre les gens correspondront à peu près à ce que nos ancêtres appelaient la télépathie.

L'article scientifique a été publié le 21 mars 2018 dans la revue Nature (doi: 10.1038 / nature26147, pdf ).