Мониторинг электромагнитных сигналов в мозге с помощью МРТ

12.11.2018

Исследователи обычно изучают функцию мозга с помощью анализа электрических полей и оптических сигналов. Однако большинство методов измерения этих сигналов в мозге очень инвазивны.

Команда MIT разработала новый тип МРТ-датчика, который может обнаруживать крошечные электрические токи, а также свет, создаваемый люминесцентными белками.

Такой датчик мог бы дать неврологам пространственно точный способ определения электрической активности в мозге. Кроме того, датчик может быть использован для измерения света и может быть адаптирован для измерения химических веществ, таких как глюкоза.

В настоящее время неинвазивным методом регистрации активности мозга является ЭЭГ. Для создания датчика с возможно выявлять электромагнитные поля с пространственной точностью, ученые решили использовать крошечную радиоантенну.

МРТ работает путем обнаружения радиоволн, испускаемых ядрами атомов водорода в воде. Эти сигналы обычно обнаруживаются большой радиоантенной в МРТ-сканере. Команда Массачусетского технологического института уменьшила радиоантенну до нескольких миллиметров для того, чтобы ее можно было имплантировать непосредственно в мозг, чтобы получать радиоволны, генерируемые водой в тканях головного мозга.

Исследователи продемонстрировали, что датчики могут фиксировать электрические импульсы отдельных нейронов.

Одним из основных преимуществ таких датчиков является то, что ему не нужен какой-либо источник питания, потому что радиосигналы, которые излучает внешний магнитный сканер, достаточны для питания датчика.

Ученые планируют еще больше уменьшить размеры датчиков, чтобы их можно было вводить больше, что позволяло бы визуализировать светлые или электрические поля на большей площади мозга. В этой статье исследователи выполнили моделирование, которое показало, что 250-микронный датчик (несколько десятых миллиметра) должен иметь возможность обнаруживать электрическую активность порядка 100 милливольт, аналогичную величине тока в потенциале нейронного действия.

Лаборатория Jasanoff заинтересована в использовании этого типа сенсора для обнаружения нейронных сигналов в мозге, и они предполагают, что он также может использоваться для мониторинга электромагнитных явлений в других частях тела, включая мышечные сокращения или сердечную деятельность.