Los investigadores desarrollan un nuevo sensor para medir señales magnéticas débiles en el cerebro

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Científicos de la Universidad de Birmingham han desarrollado un nuevo sensor para medir señales magnéticas débiles en el cerebro, que tiene el potencial de aumentar la comprensión de la conectividad en el cerebro y detectar signos de lesión cerebral traumática, demencia y esquizofrenia.

Las señales magnéticas en el cerebro se miden mediante magnetoencefalografía (MEG). Son más fáciles de localizar que las señales eléctricas medidas por EEG, por lo que es probable que tengan mayor utilidad para técnicas de diagnóstico más tempranas y precisas.

La física Dra.Anna Kowalczyk dirigió un equipo de científicos del grupo de Gases Cuánticos en la Escuela de Física y Astronomía y el grupo de Oscilación Neuronal en la Escuela de Psicología que diseñó un nuevo sensor de Magnetómetro de Bombeo Óptico (OPM). Estos sensores, que se utilizan en los laboratorios MEG, utilizan luz polarizada para detectar cambios en la orientación del giro de los átomos cuando se exponen a un campo magnético.

Su trabajo se publica en NeuroImagey University of Birmingham Enterprise ha presentado una solicitud de patente que cubre el diseño del nuevo sensor y su uso en equipos de diagnóstico médico.

El nuevo sensor es más robusto para detectar las señales cerebrales y distinguirlas del ruido magnético de fondo en comparación con los sensores disponibles comercialmente.

El equipo también pudo reducir el tamaño del sensor quitando el láser del cabezal del sensor e hizo más ajustes para disminuir la cantidad de componentes electrónicos, en un movimiento que reducirá la interferencia entre sensores.

Las pruebas de evaluación comparativa se llevaron a cabo en las instalaciones de vanguardia del Centro para la salud del cerebro humano de la Universidad de Birmingham y mostraron un buen rendimiento en condiciones ambientales donde otros sensores no funcionan. Específicamente, los investigadores demostraron que el nuevo sensor es capaz de detectar señales cerebrales contra el ruido magnético de fondo, lo que aumenta la posibilidad de realizar pruebas de MEG fuera de una unidad especializada o en una sala de hospital.

Los sensores MEG existentes deben estar a una temperatura fría constante y esto requiere un sistema de enfriamiento de helio voluminoso, lo que significa que deben colocarse en un casco rígido que no se adapte a todos los tamaños y formas de cabeza. También requieren un entorno de campo magnético cero para captar las señales cerebrales. Las pruebas demostraron que nuestro sensor independiente no requiere estas condiciones. Su rendimiento supera a los sensores existentes y puede discriminar entre campos magnéticos de fondo y actividad cerebral “.

Dra. Anna Kowalczyk, física

Los investigadores esperan que estos sensores más robustos amplíen el uso de MEG para el diagnóstico y el tratamiento, y están trabajando con otros institutos de la Universidad para determinar qué áreas terapéuticas se beneficiarán más de este nuevo enfoque.

El neurocientífico profesor Ole Jensen, codirector del Centro de Salud del Cerebro Humano, comentó: “Sabemos que el diagnóstico temprano mejora los resultados y esta tecnología podría proporcionar la sensibilidad para detectar los primeros cambios en la actividad cerebral en condiciones como la esquizofrenia, la demencia y el TDAH. También tiene relevancia clínica inmediata, y ya estamos trabajando con los médicos del hospital Queen Elizabeth para investigar su uso en la localización del sitio de lesiones cerebrales traumáticas “.

El equipo de CHBH también recibió recientemente la financiación de recursos de asociación de los sensores y sincronización del centro de tecnología cuántica del Reino Unido para desarrollar aún más nuevos sensores OPM.

Los investigadores ahora están buscando asociaciones comerciales y de investigación que conduzcan a mejores diagnósticos para lesiones neurológicas, trastornos neurológicos como la demencia y trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia.

Fuente:

Referencia de la revista:

Kowalczyk, AU, et al. (2020) Detección de señales cerebrales evocadas auditivas humanas con un magnetómetro resistente no lineal bombeado ópticamente. Neurolmage. doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.117497.

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