Imágenes del cerebro en movimiento utilizando un dispositivo portátil

Una nueva investigación muestra, por primera vez, que un escáner cerebral portátil puede medir la función cerebral mientras las personas se paran y caminan. Este avance podría ayudar a comprender y diagnosticar mejor una variedad de problemas neurológicos que afectan el movimiento, incluida la enfermedad de Parkinson, los accidentes cerebrovasculares y las conmociones cerebrales.

Para habilitar esta nueva tecnología, investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Nottingham han desarrollado un nuevo diseño de sistema de control de campo magnético. Esto permite un grado de movimiento del sujeto mucho mayor que nunca. Los resultados se publican en Neuroimagen.

El exclusivo sistema de escáner cerebral portátil utiliza pequeños sensores del tamaño de LEGO, llamados magnetómetros comprimidos ópticamente (OPM), para medir los campos magnéticos generados por la actividad celular en el cerebro, una técnica llamada magnetoencefalografía o MEG. Estos sensores están integrados en un casco ligero. El diseño único significa que el sistema se puede adaptar para adaptarse a cualquier persona, desde recién nacidos hasta adultos, y los sensores se pueden colocar más cerca de la cabeza, lo que mejora en gran medida la calidad de los datos. Este es un cambio radical con respecto a los dispositivos de escaneo cerebral tradicionales que son grandes y estacionarios y requieren que el paciente permanezca quieto durante el escaneo.

Sin embargo, los OPM deben operar en un campo magnético absolutamente cero para volverse lo suficientemente sensibles como para medir las señales cerebrales, lo que significa que deben operarse dentro de una cámara protegida magnéticamente (MSR). Esta sala debería contener equipo adicional que permitiría un control preciso de los campos magnéticos a un nivel 50.000 veces más pequeño que el campo magnético de la Tierra. Las soluciones existentes para este problema han utilizado patrones de cables complejos para crear campos de cancelación en áreas pequeñas y fijas. Esto permitía a las personas mover la cabeza mientras estaban sentadas, pero no podía permitir el movimiento ambulatorio.

El equipo de Nottingham ha diseñado ahora un sistema de ‘archivo de matriz’ que consta de varias bobinas cuadradas simples. Las corrientes de las bobinas se pueden reconfigurar en tiempo real para compensar los campos magnéticos sobre un área en movimiento que se puede colocar de manera flexible dentro de las bobinas, lo que permite mucho más espacio para que las personas se muevan durante el escaneo.

Niall Holmes, investigador de la Universidad de Nottingham, dirigió el estudio y dijo: «Al usar archivos de matriz para permitir un mayor movimiento, podemos, por primera vez, lograr muchos escenarios de escaneo que antes se habrían considerado imposibles, pero que tienen el potencial de expandir en gran medida nuestra comprensión». ¿Qué sucede exactamente en el cerebro durante el movimiento y el neurodesarrollo y en una variedad de problemas neurológicos?

El profesor Matt Brooks dirige la investigación de MEG en Nottingham y dijo: «Hace solo 5 años, la idea de obtener imágenes de alta resolución de la electrofisiología del cerebro humano mientras las personas caminaban por una habitación parecía algo de ciencia ficción. Este archivo de matriz ¡lo ha hecho realidad!» Es un espacio enorme, desde preguntas fundamentales en neurociencia, como cómo los niños pequeños aprenden a caminar, hasta desafíos clínicos, como por qué las personas mayores son propensas a las caídas. Es increíble pensar en lo lejos que ha llegado esta tecnología, y es aún más sorprendente imaginar hacia dónde se dirige». .

La universidad lanzó la spin-off Circa imán En 2020 para introducir los sistemas de investigación OPM-MEG al mercado. El sistema portátil se ha instalado en una serie de instituciones de investigación de todo el mundo, incluido el Centro para la Investigación y la Salud de la Epilepsia Juvenil del Reino Unido. El equipo está trabajando actualmente en Obtención de la aprobación clínica del sistema Cerca para acercarlo al uso en entornos clínicos.

Niall agrega: «Estamos entusiasmados de trabajar con Cerca para integrar este nuevo diseño de bobina en los sistemas comerciales y ver qué nuevos estudios se habilitarán a través de nuestro trabajo».

El trabajo es parte del Programa de Tecnologías Cuánticas del Reino Unido y fue financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Física junto con los Institutos Nacionales de Salud y Wellcome Trust.