Esquerda: O sistema MEG criogênico usual de 275 canais. Ele pesa cerca de 450 kg, é fixado em uma posição e é volumoso, e uma pessoa deve ficar parada por um longo tempo em relação à unidade do sensor. Direita: Protótipo do capacete OPM-MEG. Ele pesa 905 g e é configurado para que os sensores fiquem diretamente adjacentes à superfície da cabeça (neste protótipo, eles cobrem apenas o córtex sensório-motor correto). Uma pessoa pode mover livremente a cabeçaA magnetoencefalografia (MEG) é uma tecnologia que permite medir e visualizar campos magnéticos decorrentes da atividade elétrica do cérebro. Os interferômetros quânticos supercondutores de alta precisão (sensores SQUID) são usados para campos.
O uso de supercondutores em si sugere que as instalações do MEG devem ser pesadas e caras. Assim é. Mais precisamente, esse foi o caso até agora, até que um grupo de pesquisadores da Universidade de Nottingham (Grã-Bretanha), University College London e QuSpin apresentaram o
primeiro scanner MEG portátil do
mundo .
Primeiro, você precisa explicar em poucas palavras por que os scanners MEG são tão volumosos. O fato é que, como resultado da atividade elétrica do cérebro, são gerados campos magnéticos extremamente fracos e apenas um instrumento muito sensível pode registrá-los. É por isso que aqui são usados interferômetros quânticos supercondutores, que distinguem a força de campo de vários testadores femininos. Esses sensores operam em temperaturas extremamente baixas, portanto, estão em hélio líquido e um espaço de vácuo é colocado entre eles e o crânio do paciente. Qualquer movimento da cabeça afeta muito a qualidade dos dados: mesmo um movimento de 5 mm pode tornar os resultados da medição inadequados. A distância dos sensores à cabeça também é crucial, porque a força do sinal depende do quadrado da distância. Tudo isso não apenas complica a pesquisa, como também dificulta a participação de pessoas com cabeça pequena (crianças e outros pacientes).
O primeiro scanner portátil do mundo OPM-MEG muda drasticamente a situação. É claro que você não pode andar pela rua com ele, mas mesmo assim, ele expande significativamente o campo possível para experimentos. Pela primeira vez, os cientistas podem escanear completamente o cérebro de crianças ativas e pessoas com distúrbios motores. Além disso, fundamentalmente novos estudos se tornam possíveis. Por exemplo, pesquisas no campo da navegação espacial, que eram extremamente difíceis quando uma pessoa tinha que estar em posição estacionária. Agora você pode finalmente ver o que acontece no cérebro humano durante a comunicação natural com outras pessoas, incluindo o sexo oposto.
No novo capacete, os sensores são fixos em relação ao cérebro humano e não em relação à máquina estacionária. Sensores - magnetômetros ópticos bombeados (OPM) fabricados pela
QuSpin, uma empresa americana
, são integrados diretamente na superfície do capacete e conectados ao sistema para suprimir campos magnéticos externos. Para cancelar a influência do campo magnético da Terra, os pesquisadores usaram um conjunto de bobinas eletromagnéticas biplanares. Eles geram um campo magnético, exatamente o oposto da Terra, para anular sua influência nas medições. Uma grande limitação é que o paciente não deve ir além desse campo protegido: um cubo invisível com uma face de cerca de 40 cm.
A precisão das medições requer que o capacete se encaixe perfeitamente no crânio e na face do paciente, de modo que para cada pessoa o produto terá que ser fabricado individualmente. É feito usando impressão 3D.
Os cientistas verificaram a precisão das medições no capacete OPM-MEG em comparação com a magnetoencefalografia tradicional. Durante os experimentos, os pacientes realizaram a mesma tarefa (levantar um dedo) em diferentes scanners - e os resultados foram os mesmos. Além disso, os pesquisadores estudaram primeiro a atividade cerebral em tarefas que eram fundamentalmente impossíveis de investigar antes. Essas são tarefas que exigem mobilidade, incluindo mover a cabeça. Por exemplo, beba água de uma caneca ou encha uma bola em uma raquete.
Apesar das restrições restantes, o primeiro scanner MEG portátil permitirá que você dê um passo significativo no estudo do cérebro humano. É interessante até que ponto o progresso irá nessa direção quando aparecerem as primeiras interfaces MEG completas para comunicação com um computador. Jogos e aplicativos de realidade virtual que respondem à atividade cerebral e "entendem" o que exatamente dá prazer a uma pessoa e o que a assusta - e se adapta a um jogador específico. Provavelmente, os canais sincronizados sem fio MEG-MEG entre as pessoas corresponderão aproximadamente ao que nossos ancestrais chamavam telepatia.
O artigo científico foi
publicado em 21 de março de 2018 na revista
Nature (doi: 10.1038 / nature26147,
pdf ).