Магнитоэнцефалограф на всю жизнь: отныне от двух лет и со свободным движением

23 ноября 2019

Когда говорят об изучении активности головного мозга, то чаще всего упоминают четыре метода: функциональную магниторезонансную томографию (фМРТ), электроэнцефалографию (ЭЭГ) используют чаще всего, реже – магнитоэнцефалографию (МЭГ) и позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). Все эти методы имеют свои достоинства и свои недостатки, которые особенно усиливаются тогда, когда надо изучать активность растущего мозга маленьких детей.

Изучение новым устройством активности мозга у детей и у взрослых. Hill et al, 2019

Посудите сами: ПЭТ не годится, поскольку какую-никакую лучевую нагрузку он все-таки несет (плюс очень дорог), ЭЭГ имеет низкое разрешение, фМРТ и МЭГ мало того, что в принципе рассчитаны на взрослого человека – и аппаратные, и программные методы, так еще и все задачи в исследовании выполняются испытуемым в условиях, далеких от естественных: в условиях полной неподвижности (а все знают, как это сложно – заставить ребенка посидеть неподвижно хотя бы пару минут, а не полчаса) и неестественной позы (в МРТ испытуемый лежит, в МЭГ – лежит или сидит). Последние недостатки фМРТ и МЭГ вызваны тем, что в этих аппаратах используется сверхпроводимость, что приводит к устройствам очень большого размера, и если в МРТ от этого пока не отказаться – сверхмощное магнитное поле является обязательным условием ядерного магнитного резонанса, то в МЭГ возможны варианты. Просто до сих пор самым лучшим вариантом были сверхпроводящие датчики магнитного поля.

Авторы статьи, опубликованной в Nature Communications, еще в прошлом году в своей статье в Nature предложили использовать так называемые магнитометры с оптической накачкой (OPM-MEG-система). Они не требуют сверхпроводимости и позволяют сделать вполне себе носимый МЭГ-шлем, который не ограничивает движений. Однако прототип, показывая отличные результаты, был бы очень дорог для массового использования: шлем в нем печатался на 3D-принтере под каждого испытуемого, что крайне дорого особенно для педиатрического варианта.

Разметка сенсоров при помощи КТ. Hill et al, 2019

В новой работе авторы показывают, как им удалось усовершенствовать свою разработку. Теперь уже OPM-магнитометры размещаются в обычном шлеме, который весьма эргономичен и не стесняет движений. Проблема локализации датчиков на шлеме по отношению к головному мозгу решается путем компьютерной томографии в шлеме. В результате мы имеем систему, которая во-первых, позволяет наблюдать за активностью мозга во время естественных движений человека, а во-вторых, единообразно изучать активность мозга на протяжении всей его жизни, начиная с двух лет.

Исследователи уже провели несколько экспериментов по изучению активности мозга испытуемых разного возраста на разных задачах, включая обучение игры на укулеле.

Тест с игрой на укулеле. Hill et al, 2019

Текст: Алексей Паевский

Hill, R.M., Boto, E., Holmes, N. et al. A tool for functional brain imaging with lifespan compliance. Nat Commun 10, 4785 (2019) doi:10.1038/s41467-019-12486-x

Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен, Одноклассниках и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram