نسل جدید دستگاه تصویربرداری مغز انسان راه اندازی شد.

بازدیدها: 5

علوم اعصاب ویژه · 13 مه 2021

خلاصه: محققان ویرجینیا تک کمک هزینه ای را برای استقرار فناوری تصویربرداری مغزی جدید به نام مغناطیس سنجی پمپ شده نوری دریافت کرده اند که می تواند به مطالعه تفاوت های ظریف تعاملات اجتماعی کمک کند.

هنگامی که این داستان را می خوانید ، سلول های مغز شما در حال تولید جریان الکتریکی هستند که میدان های مغناطیسی بسیار کمی از خود ساطع می کنند. اکنون دانشمندان ویرجینیا تک می توانند آنها را با استفاده از تکنیک تصویربرداری مغزی جدید بنام مغناطیس سنجی پمپ شده نوری اندازه گیری کنند.

محققان در موسسه تحقیقات پزشکی Fralin در VTC کمک مالی 2.4 میلیون دلاری از انستیتوی ملی تصویربرداری پزشکی و مهندسی زیستی ، بخشی از موسسات ملی بهداشت دریافت کرده اند تا سیگنال های مغناطیسی ظریف مغز را همزمان در دو داوطلب تحقیقاتی در طول مواجهه با با تعاملات اجتماعی روبرو می شوند ، و پیچیدگی غنی سیگنالینگ مغز را در زمان واقعی ثبت می کنند.

دستگاه های مغناطیسی پمپ شده نوری هدست های سبک وزن و پوشیدنی هستند که فعالیت مغز را اندازه گیری می کنند در حالی که داوطلبان تحقیق می توانند در اطراف حرکت کنند ، تعامل داشته و به صورت ایستاده بنشینند. این دستگاه که شبیه کلاه ای است که سیم های آن به آن متصل است ، از تراشه های حسگر کوانتومی برای اندازه گیری قدرت و محل اصلی میدان های مغناطیسی تولید شده توسط مغز انسان استفاده می کند.

برخلاف MRI های پر سر و صدا و تنگ که به شرکت کنندگان نیاز دارد دراز بکشند و بی حرکت بمانند ، هدست جدید امکان حرکت را فراهم می کند. این درهای جدیدی برای مطالعه نوزادان و کودکان در حالی که بیدار و در حال حرکت هستند و همچنین داوطلبانی که دارای اختلالات حرکتی هستند باز می شود.

” حیرت انگیز هست که مردم را بیرون از آهن ربا بیاوریم و به محیطی برسانیم که بتوانیم تعاملات اجتماعی ، انسانها در هر سن و اندازه و افراد در حال حرکت را با محدودیت های محیطی کمتر مطالعه کنیم.”

“ما هرگز توانایی انجام چنین اندازه گیری های مغناطیسی مستقیم حساس را نداشته ایم و اکنون از این فناوری دگرگون کننده در حوزه اجتماعی استفاده می کنیم.”

طی سه سال گذشته ، مونتاگ و تیم او یکی از اولین آزمایشگاه های مغناطیس سنجی پمپ شده نوری کشور را در Roanoke ، ویرجینیا ، در موسسه تحقیقات پزشکی Fralin تاسیس کرده اند.

استیون لاکونته ، محقق اصلی ، دانشیار و متخصص تصویربرداری عصبی پیشرفته در انستیتوی تحقیقات زیست پزشکی فرالین ، گفت که هدف آنها استفاده از حسگرهای مغناطیس سنجی پمپ شده نوری برای انجام تصویربرداری مغز با تحمل حرکت همزمان با دو داوطلب تحقیق است.

“بیش از حد اهمیت تعاملات رو در رو برای علوم اعصاب انسان دشوار است. ادراک چهره یکی از مهمترین عملکردها در تعاملات اجتماعی است و یکی از حیاتی ترین مهارتهای ادراکی انسان است. ”،

بیش از یک دهه است که دکتر مونتاگ به مغناطیس سنجی با پمپ نوری علاقه مند است. در سال 2010 ، محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری که این فن آوری را توسعه دادند ، اولین مطالعه را در توصیف استفاده از مغناطیس سنج اتمی کوچک برای اندازه گیری فعالیت بیولوژیکی در مغز و قلب منتشر کردند.

با توجه به این تحقیقات ، مونتاگ ، لاکونت و همکاران آنها در دانشگاه ناتینگهام اولین کسانی هستند که از مغناطیس سنجی پمپ شده نوری برای مشاهده همزمان دو مغز استفاده می کنند.

مغناطیس سنج های پمپ شده نوری بسیار حساس هستند و میدان های مغناطیسی ظریفی را در مقیاس کوانتومی فمتوتلسل ها ، حدود یک میلیارد برابر کوچکتر از میدان مغناطیسی زمین ، انتخاب می کنند. سنسورهای مغناطیسی پمپ شده نوری با عبور یک پرتوی لیزر از یک سلول شیشه ای پر از بخار کار می کنند.

میدان های مغناطیسی تولید شده توسط مغز سطح انرژی اتمی بخار را در سلول جابجا می کنند ، یا جریان نور را تقویت یا کمرنگ می کنند. سنسور سلول تغییرات پرتوی لیزر را تشخیص داده و متناسب با میزان عبور نور از آن جریان الکتریکی تولید می کند و سیگنال مغناطیسی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

دانشمندان از مدل سازی محاسباتی برای تجسم اینکه کدام مناطق مغز هنگام انجام بعضی کارها بیشتر فعال هستند ، مانند ضربه زدن به انگشت یا بازی با یک شرکت کننده دیگر ، استفاده می کنند.

اما برای کارکرد سنسورها ، محققان باید سیگنال های تداخلی را که باعث آلودگی داده ها می شوند حذف کنند. ترافیک اتومبیل در نزدیکی ، یک قطعه فلز نابجا و حتی هسته زمین همه سیگنال های مغناطیسی تداخل ایجاد می کنند. به همین دلیل آزمایشگاه جدید در داخل یک اتاق محافظ مغناطیسی ساخته شده از فلز ، آلیاژ آهن و نیکل قرار دارد. محققان از کویل های اضافی برای محافظت بیشتر از سیگنال های باقیمانده و کمک به اصلاح داده ها استفاده می کنند.

مونتاگ انتظار دارد آزمایشگاه مغناطیس سنجی انسانی به یک منبع مشترک برای دانشمندان علوم اعصاب در انستیتوی تحقیقات پزشکی فرالین تبدیل شود.

“آنها دانشکده ای دارند که دارای قدرت تحقیق منحصر به فرد برای مطالعه تصمیم گیری ، تعاملات اجتماعی ، اعتیاد ، تعاملات مادر و نوزاد و توانبخشی عصب حرکتی است. سرمایه گذاری آنها در مغناطیس سنجی انسانی ، ویرجینیا تک را برای باز کردن پتانسیل غیرقابل درک قبلی برای دستیابی به بینش جدید در مورد عملکرد سالم مغز و طیف وسیعی از اختلالات مغزی که کودکان و بزرگسالان را تحت تأثیر قرار می دهد ، قرار می دهد.

Source: Virginia Tech

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *