Магнитоэнцефалография -новый метод диагностики болезней мозга

Совместная команда Российского квантового центра, Сколтеха и Высшей школы экономики представила новый сверхчувствительный твердотельный магнитометр, работающий при комнатной температуре. Исследователи впервые использовали его для обнаружения и регистрации электрической активности мозга с помощью метода, называемого магнитоэнцефалографией, который может стать в десятки раз дешевле с новым устройством. Результаты были опубликованы на медицинском портале Medical Xpress со ссылкой на статью в журнале Human Brain Mapping¹.

Ключевым преимуществом магнитоэнцефалографии (МЭГ) по сравнению с другими аналогичными методами, используемыми для изучения электрической активности головного мозга, является высокая точность. Биологические ткани прозрачны для магнитных полей. Однако лишь в очень ограниченном числе лабораторий по всему миру имеется оборудование МЭГ, которое использует либо чрезвычайно холодный жидкий гелий, либо высокотемпературный газ и является очень дорогим и сложным в производстве.

Команда из Российского квантового центра (РКЦ) разработала новый датчик с использованием пленок иттрий-железного граната. Это первый в мире твердотельный сверхчувствительный магнитометр комнатной температуры. Он основан на квантовом датчике и способен регистрировать очень слабые или глубокие источники электрических импульсов в мозге. Благодаря широкому динамическому диапазону устройство требует меньшего магнитного экранирования, что означает меньшую стоимость как аппаратного обеспечения, так и всей исследовательской инфраструктуры.

Чтобы проверить новый тип датчика в действии, исследователи Сколтеха и Высшей школы экономики провели экспериментальное исследование, измерив простое поле, индуцируемое мозгом —альфа-ритм, который представляет собой синусоидальные электрические токи в задней части мозга. Новый датчик успешно определил начало альфа-ритма, и результат был подтвержден другими методами.

В будущем команда планирует изучить различные конфигурации датчиков, в том числе гибкое устройство ленточного типа, расположенное вокруг головы пациента, чтобы обеспечить максимальную эффективность и точность в определении точного местоположения электрической активности в коре головного мозга. Текущие результаты требуют дальнейшего изучения технологии и поэтапной разработки устройства МЭГ на основе твердотельных датчиков, что станет важным шагом вперед в области неинвазивной нейровизуализации и нейроинтерфейсов.

"Хотя наше квантовое устройство и классический датчик с затвором потока имеют схожие принципы работы, в нашем случае квантовое обменное взаимодействие помогло обнаружить магнитное поле с магнитудой в 1000 раз меньшей по сравнению с обычными решениями. Кроме того, его высокая чувствительность в сочетании со всеми преимуществами классических датчиков с затвором потока делает наше устройство поистине универсальным магнитометром, идеально подходящим для исследований мозга", - отметил один из авторов.

"Учитывая потенциально низкую стоимость и высокую надежность новых датчиков, мы надеемся, что MЭГ станет доступной и доступной для более широкой аудитории пользователей. Это означает, что пациенты, врачи и исследователи будут иметь в своем распоряжении функциональный инструмент для картирования мозга, способный обнаруживать нейронные сети и источники нейронной активности с точностью до миллиметра. Это поможет повысить качество медицинской помощи и точность диагностики различных неврологических расстройств, включая эпилепсию, и придаст новый импульс исследованиям работы человеческого мозга в области здоровья и болезней", - отмечает профессор Алексей Осадчий, директор Центра биоэлектрических интерфейсов Высшей школы экономики.