设计一种新的脑扫描仪(MEG)。资料来源:威康信托。YouTube
全头脑磁图(MEG)系统自20世纪90年代以来一直在使用。这些笨重而昂贵的扫描仪可以测量由不同大脑区域的细胞群活动引起的磁场的微小变化。
脑细胞中的电流是由带电离子穿过细胞膜的运动引起的。这种正电荷和负电荷的运动可以通过MEG机器的灵敏磁传感器来测量。
英国诺丁汉大学物理系副教授马修·布鲁克斯博士解释说:“这些传感器可以检测到几十飞特斯拉的磁场变化。”
与脑电图(EEG)相比，MEG提供了更详细的空间细节，因此可以更深入地了解大脑功能，EEG使用电极来测量电活动，并受到肌肉运动电活动干扰的阻碍。
然而，不像脑电图机的便宜和可穿戴的电极帽，MEG机器有一个笨重的一刀切的静态机器方法来成像大脑。
正如马修所描述的:“病人笔直地坐在椅子上，头放在扫描仪里。”
类似于发廊里把头插在大吹风机里的人的形象。
“患者必须长时间静坐，才能准确、可重复地测量大脑活动。这使得使用MEG来测量儿童或运动障碍患者(如帕金森患者)的大脑活动极具挑战性。”
新的MEG系统更适合
马修是开发一种新型“可穿戴”MEG系统的团队的一员，该系统被整合到头盔中。因此，这使得儿童和以前不适合MEG的人可以对他们的大脑进行成像。
“我们开发了一种系统，可以实现从1岁到85岁的相同灵敏度的测量。”
“因为新系统是可穿戴的，它使我们能够进行新的实验，让患者做一些他们在传统大脑扫描仪中无法做的事情。例如，用球棒击打乒乓球。即使是这个简单的例子，也将为神经科学家研究大脑视觉中心和运动中心之间的协调提供一种新的方法。此外，由于传感器更接近头部，空间分辨率也更好。”
该团队开发的新系统也比目前的扫描仪更便宜，因为它不需要将超导传感器冷却到-269摄氏度，而传统机器的成本高达200万英镑。
研究领域的游戏规则改变者
可穿戴MEG系统的主要挑战之一是，必须去除受试者头部周围的地球磁场，以防止其干扰敏感测量。该小组通过在房间中间病人坐着的地方创造一个磁场死区来实现这一点。这是通过开发围绕房间的磁场线圈来实现的，它抵消了地球磁场。
科学家们说，对这个死空间大小的唯一限制是他们可以安装这些线圈的房间的大小。
这意味着MEG可以同时对多个人进行成像，从而有可能进行更多的“现实生活”研究，并更多地了解不同环境下的大脑活动，比如人们在互动时的大脑活动。
脑研究和治疗的未来
这种新的可穿戴技术是大脑成像技术的一大飞跃。
伦敦大学学院威康基金会人类神经成像中心的加雷斯·巴恩斯教授领导了该项目，他说:“这有可能彻底改变大脑成像领域，并改变可以通过人脑成像解决的科学和临床问题。”
它将实现:帕金森患者的实时测量;癫痫患者癫痫发作活动的观察大脑发育和退化的功能研究。
马修设想，在不久的将来，研究人员可以将他们的MEG头盔与虚拟现实系统结合起来，让患者沉浸在可控的虚拟环境中，这有助于了解他们对压力情况的反应，例如，在创伤后应激障碍的治疗中，或在恐惧症治疗中。
参考:
Boto, E.， Holmes, N.， Leggett, J.， Roberts, G.， Shah, V.， Meyer, s.s.，…布鲁克斯，m.j.(2018)。通过可穿戴系统将脑磁图技术推向现实应用。大自然。doi: 10.1038 / nature26147
