Сканер мозга в виде «велосипедного шлема» впервые был использован на детях

Новый носимый магнитоэнцефалограф в стиле «велосипедного шлема» впервые был использован в исследовании у маленьких детей.

В исследовании, опубликованном в научном журнале Nature Communications, ученые из Университета Ноттингема (University of Nottingham) с сотрудниками из Оксфордского университета (University of Oxford) и Калифорнийского университета (UCL) показали, как смогли усовершенствовать свою инновационную технологию магнитоэнцефалографии (МЭГ) с помощью нового дизайна в виде шлема, который они использовали для изучения мозговой активности у маленьких детей в повседневной жизни.

Наряду с предоставлением нового способа изучения функций мозга, новая методика также открывает возможность исследования ряда неврологических и психических заболеваний у детей, включая эпилепсию и аутизм.

Что такое магнитоэнцефалография?

Клетки мозга функционируют и связываются между собой, производя электрические биотоки. Эти биотоки генерируют крошечные магнитные поля, которые можно обнаружить вне черепа. Ученые используют МЭГ для картирования функций мозга путем изучения магнитных полей. Данная информация позволяет получить представление о том, какие области мозга задействованы, при выполнении различных задач, таких как речь или движение.

Райан Хилл (Ryan Hill), автор исследования, заявляет: «Основы человеческого познания заложены в первые десятилетия жизни, но всегда были препятствия их изучения из-за ограничений в технологии сканирования мозга. Особой проблемой всегда было движение и тот факт, что большие традиционные стационарные сканеры всегда требовали, чтобы пациенты оставались полностью неподвижными. Это не только не дает точную картину работы мозга в естественной среде, но также накладывает серьезные ограничения на то, кого можно сканировать».

Материалы и методы исследования

Исследовательская группа решила эту проблему, используя новые «квантовые» датчики, которые имеют очень легкий вес. Это означает, что технология МЭГ, для которой традиционно требуются полтонные машины, была уменьшена до шлема весом 500 г, который можно приспособить к любому размеру головы. Поскольку новые датчики могут быть расположены очень близко к голове, количество сигнала, который они могут воспринимать, значительно увеличены по сравнению с обычным оборудованием (для которого датчики должны быть очень холодными (-269 градусов по Цельсию) и, следовательно, расположены далеко от головы). Исследовательская группа также разработала специальные электромагнитные катушки, которые позволяют точно контролировать фоновые магнитные поля, позволяя сканировать людей во время их свободного движения.

Результаты научного исследования

«Первоначальный сканер-прототип был шлемом и выполнен при помощи 3Д печати  на заказ — иными словами, его мог использовать только один человек. Он был очень тяжелым и довольно страшным. Здесь мы хотели адаптировать его для использования на детях. Это означало, что мы должны были разработать что-то более легкое и более удобное, которое позволяло бы достаточно плотно соприкасаться с квантовыми датчиками, чтобы улавливать сигналы от мозга. Мы разработали и создали новый дизайн в стиле велосипедного шлема, и с помощью этого мы смогли успешно анализировать мозговую активность детей в возрасте от 2 до 5 лет, когда они занимаются повседневной деятельностью, в нашем случае они смотрели телевизор, пока их руки гладили маму. Они могли передвигаться и действовать естественным образом, и это показывает, что система в равной степени применима и к детям старшего возраста. Для этого мы использовали шлем большего размера для сканирования головы подростка, играющего, к примеру, в компьютерную игру», — добавляет Хилл.

Наряду с изучением мозговой активности детей, ученые использовали новый сканер для изучения мозговой активности у взрослых, обучающихся игре на музыкальном инструменте — этот сценарий представляет собой способ проверить мозговую активность, пока кто-то занимается естественной задачей, но это было немыслимо с обычным МЭГ, поскольку игра на инструменте требует движения головы и рук, что ранее было невозможно.

Профессор Мэтью Брукс (Matthew Brookes), ведущий исследователь МЭГ в Ноттингемском университете, говорит: «Это исследование является чрезвычайно важным шагом на пути к тому, чтобы приблизить МЭГ к использованию в клинических условиях, показывая, что у него есть реальный потенциал для использования у детей. Задача сейчас заключается в дальнейшем расширении, реализуя теоретические преимущества, такие как высокая чувствительность и пространственное разрешение, а также совершенствовании конструкции и изготовлении системы, отводя ее от лаборатории к коммерческому продукту».

Выводы

Ричард Боутелл (Richard Bowtell), который также принимал участие в исследовании, считает: «Это действительно захватывающее развитие, которое подталкивает нас к технологии МЭГ, которую можно использовать у взрослых и детей. Сотрудничество с междисциплинарной командой ученых из трех университетов было ключом к успеху этой работы».

Авторы другого исследования утверждают, что активность мозговых волн выявляет потенциальный биомаркер аутизма у детей.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


 
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Клара Галиева/ автор статьи
Должность - Автор новостного блока. Врач-невропатолог. г. Санкт-Петербург.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: