
艾夫斯高中经济学院和圣彼得堡物理技术学院的一组科学家正在研究新一代的原子磁脑电图仪。 如果工作完成,那么俄罗斯的发明将有利地不同于价值数百万美元的现有昂贵的MEG设备:
- 它不需要磁绝缘的房间。 该传感器在地球磁场中工作。
- 成本比类似物便宜5-7倍(因为不需要磁绝缘室的特殊设备)
- 紧凑性
- 传感器的位置比现有MEG系统中的3-4 cm的最小距离更靠近头部,这是由于将传感器放置在液氦中且温度接近于绝对零值这一事实引起的。
这项工作还远远没有完成,但是科学家们设法取得了某些成功。 最重要的是,已经设计了未来设备的关键要素-一种传感器,它可以检测由脑神经细胞活动产生的磁场。
现代MEG使用
SQUID传感器(超导量子干涉仪)。 这是具有两个约瑟夫森隧道结的超导环。 从某种意义上讲,这是光学效应的模拟,其中有两个缝隙的干扰;仅在这种情况下,不是光波干扰,而是两个约瑟夫森电流。 在SQUID中,电子波被分为两部分,每一个都通过其自己的隧道接触,然后将两个波聚集在一起。 在存在磁场的情况下,电路中会感应出循环的超导电流。 触点之一中的电流将从恒定的外部电流中减去,第二秒中将其相加。 隧道触点之间将发生相位差。
对于世界上现有的SQUID磁力计,灵敏度达到5·10
-33 J / Hz(磁场中的灵敏度为10
-13 T)。 自然,它们需要与地球磁场隔离。
物理技术研究所原子无线电光谱实验室的首席研究员安东·韦什霍夫斯基说:“在原子磁脑电图的开发过程中,我们能够构建能够在地球磁场中工作的传感器。” “这将有可能放弃使用磁绝缘室,这将显着降低设备及其操作的成本。”
在对Geektimes的评论中,Anton Vershovsky(
antver )解释说:“我们的原型和竞争对手不是SQUID,而是SERF传感器是仅能在零磁场下工作的原子磁力计。 我们的传感器灵敏度略低,但是没有这个缺点。 如果没有SERF所需的价值50万美元的磁屏蔽室,它确实可以完成,但是仍需要带有场稳定器的磁屏...传感器运行的物理原理已经开发并经过实验测试。 下一阶段-OCD-传感器的设计,然后是MEG。 已经超过一年了。”
革命俄罗斯设备的技术细节是小(虽然有
出版物原子磁力计)。 但是,HSE生物电接口中心主任Alexey Osadchiy表示,新传感器使您能够构建具有全新功能的紧凑型MEG系统:“这将类似于教授从《回到未来》中的奇妙头饰,头盔上镶嵌了数百个类似的传感器在一支大铅笔上。 传感器的位置距离头部不超过1厘米-比现有系统近几倍。 这将使我们能够达到亚毫米级的分辨率:我们将能够从相距小于一毫米的大脑区域中区分出信号。”
即使我们假设俄罗斯的发展不会得出合乎逻辑的结论,但世界上仍有几个小组正在朝这个方向进行科学研究。 换句话说,迟早应该制造出比现有的MEG系统便宜得多的紧凑型原子磁脑电图仪。 这样的设备将彻底改变大脑的科学。
事实是,目前价值数百万美元的设备需要复杂的安装和维护。 它们非常昂贵,因此MEG可以负担得起普通的地区医院的费用。 此外,它们还有许多其他限制。 例如,扫描需要绝对静止。 无法扫描儿童或动物的大脑,因为它们的脑袋尺寸小于标准尺寸。 莫斯科市心理与师范大学大学神经认知研究中心主任Tatyana Stroganova说:“新型传感器和原子脑磁图仪将消除这些限制,并从根本上扩大MEG的应用范围。” “即使最小的医疗和科研机构也可以负担得起MEG的安装费用。” 她认为,全世界MEG研究数量的多次增加
将不可避免地使他的大脑人类知识领域发生质的飞跃 。