दुनिया का पहला पोर्टेबल एमईजी स्कैनर

वाम: सामान्य 275-चैनल क्रायोजेनिक एमईजी सिस्टम। इसका वजन लगभग 450 किलोग्राम है, एक स्थिति में तय किया गया है और भारी है, और एक व्यक्ति को सेंसर इकाई के सापेक्ष लंबे समय तक स्थिर होना चाहिए। अधिकार: OPM-MEG हेलमेट प्रोटोटाइप। इसका वजन 905 ग्राम है और इसे कॉन्फ़िगर किया गया है ताकि सेंसर सीधे सिर की सतह से सटे हों (इस प्रोटोटाइप में वे केवल सही सेंसरिमोटर कॉर्टेक्स को कवर करते हैं)। एक व्यक्ति स्वतंत्र रूप से अपना सिर हिला सकता है

मैग्नेटोएन्सेफलोग्राफी (एमईजी) एक ऐसी तकनीक है जो आपको मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि से उत्पन्न होने वाले चुंबकीय क्षेत्रों को मापने और कल्पना करने की अनुमति देती है। उच्च-परिशुद्धता सुपरकंडक्टिंग क्वांटम इंटरफेरोमीटर (SQUID सेंसर) का उपयोग खेतों के लिए किया जाता है।

अपने आप में सुपरकंडक्टर्स का उपयोग बताता है कि एमईजी इंस्टॉलेशन बोझिल और महंगे होने चाहिए। तो यह है। अधिक सटीक रूप से, यह अब तक का मामला था, जब तक नॉटिंघम विश्वविद्यालय (ग्रेट ब्रिटेन), यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन और क्वस्पिन के शोधकर्ताओं के एक समूह ने दुनिया का पहला पोर्टेबल एमईजी स्कैनर पेश किया था ।

सबसे पहले आपको संक्षेप में समझाने की आवश्यकता है कि एमईजी स्कैनर इतने भारी क्यों हैं। तथ्य यह है कि मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि के परिणामस्वरूप, बेहद कमजोर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होते हैं, और केवल एक बहुत ही संवेदनशील उपकरण उन्हें पंजीकृत कर सकते हैं। यही कारण है कि सुपरकंडक्टिंग क्वांटम इंटरफेरोमीटर का उपयोग यहां किया जाता है, जो कई महिलाओं की फील्ड ताकत को अलग करता है। ये सेंसर बेहद कम तापमान पर काम करते हैं, इसलिए वे तरल हीलियम में होते हैं, और उनके बीच और मरीज की खोपड़ी के बीच एक वैक्यूम स्पेस रखा जाता है। सिर की कोई भी गति डेटा की गुणवत्ता को बहुत प्रभावित करती है: यहां तक ​​कि 5 मिमी का एक आंदोलन माप परिणामों को अनुपयुक्त बना सकता है। सेंसर से सिर तक की दूरी भी महत्वपूर्ण है, क्योंकि सिग्नल की ताकत दूरी के वर्ग पर निर्भर करती है। उपरोक्त सभी न केवल शोध को जटिल करते हैं, बल्कि छोटे सिर वाले बच्चों (बच्चों और अन्य रोगियों) के लिए उनमें भाग लेना मुश्किल बना देते हैं।

दुनिया का पहला पोर्टेबल स्कैनर OPM-MEG नाटकीय रूप से स्थिति को बदलता है। बेशक, आप उसके साथ सड़क पर नहीं चल सकते, लेकिन इस रूप में भी, वह प्रयोगों के लिए संभावित क्षेत्र का विस्तार करता है। पहली बार, वैज्ञानिक पूरी तरह से सक्रिय बच्चों और मोटर विकारों वाले लोगों के मस्तिष्क को स्कैन कर सकते हैं। इसके अलावा, मौलिक रूप से नए अध्ययन संभव हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, स्थानिक नेविगेशन के क्षेत्र में अनुसंधान, जो एक व्यक्ति को स्थिर स्थिति में होना बेहद मुश्किल था। अब आप अंत में देख सकते हैं कि विपरीत लिंग सहित अन्य लोगों के साथ प्राकृतिक संचार के दौरान मानव मस्तिष्क में क्या होता है।



नए हेलमेट में, सेंसर मानव मस्तिष्क के सापेक्ष स्थिर होते हैं, और स्थिर मशीन के सापेक्ष नहीं। सेंसर - एक अमेरिकी कंपनी क्वस्पिन द्वारा निर्मित ऑप्टिकल पंप मैग्नेटोमीटर (ओपीएम) को सीधे हेलमेट की सतह पर एकीकृत किया जाता है और बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों को दबाने के लिए सिस्टम से जोड़ा जाता है। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव को रद्द करने के लिए, शोधकर्ताओं ने बिप्लानार विद्युत चुम्बकीय कॉइल का एक सेट का उपयोग किया। वे माप पर इसके प्रभाव को कम करने के लिए, पृथ्वी के बिल्कुल विपरीत एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। एक बड़ी सीमा यह है कि रोगी को इस संरक्षित क्षेत्र से आगे नहीं जाना चाहिए: लगभग 40 सेमी के चेहरे के साथ एक अदृश्य घन।

माप की सटीकता के लिए आवश्यक है कि हेलमेट रोगी की खोपड़ी और चेहरे पर पूरी तरह से फिट हो, इसलिए प्रत्येक व्यक्ति के लिए उत्पाद को व्यक्तिगत रूप से बनाना होगा। इसे 3D प्रिंटिंग का उपयोग करके बनाया गया है।

वैज्ञानिकों ने पारंपरिक मैग्नेटोसेफेलोग्राफी की तुलना में ओपीएम-एमईजी हेलमेट में माप की सटीकता को सत्यापित किया है। प्रयोगों के दौरान, रोगियों ने विभिन्न स्कैनर में एक ही कार्य (एक उंगली उठाते हुए) किया और परिणाम समान थे। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने पहले उन कार्यों में मस्तिष्क की गतिविधि का अध्ययन किया जो पहले जांच करने के लिए मौलिक रूप से असंभव थे। ये ऐसे कार्य हैं जिनमें सिर हिलाने सहित गतिशीलता की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, एक मग से पानी पीना या एक रैकेट पर एक गेंद को सामान करना।


शेष प्रतिबंधों के बावजूद, पहला पोर्टेबल एमईजी स्कैनर आपको मानव मस्तिष्क के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण कदम उठाने की अनुमति देगा। यह दिलचस्प है कि इस दिशा में कितनी प्रगति होगी जब कंप्यूटर के साथ संचार के लिए पहला पूर्ण एमईजी इंटरफेस दिखाई देता है। खेल और आभासी वास्तविकता के अनुप्रयोग जो मस्तिष्क की गतिविधि का जवाब देते हैं और "समझते हैं" जो वास्तव में एक व्यक्ति को खुशी देता है और जो उसे डराता है - और एक विशिष्ट खिलाड़ी के लिए अनुकूल है। शायद, लोगों के बीच एमईजी-एमईजी वायरलेस सिंक्रो चैनल मोटे तौर पर हमारे पूर्वजों को टेलीपैथी कहा जाता है।

वैज्ञानिक लेख 21 मार्च, 2018 को नेचर (doi: 10.1038 / nature26147, pdf ) पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।