Gli scienziati dell'Università di Nottingham stanno lavorando con l'University College London (UCL) su un progetto quinquennale che ha il potenziale per rivoluzionare il mondo dell'imaging del cervello umano.

La magnetoencefalografia (MEG) è una tecnica per mappare l'attività cerebrale:misura i campi magnetici generati dalle correnti elettriche che si verificano naturalmente nel cervello. Un premio collaborativo in scienze da 1,6 milioni di sterline di Wellcome sta finanziando la costruzione di un nuovo tipo di scanner MEG che, in caso di successo, potrebbe quadruplicare la sensibilità degli attuali dispositivi allo stato dell'arte.

Il dottor Matthew Brookes e il professor Richard Bowtell, nella School of Physics and Astronomy stanno conducendo la ricerca a Nottingham, dove hanno già progettato e costruito un prototipo di casco indossabile stampato in 3D e sono nelle primissime fasi dello sviluppo del nuovo sistema MEG. Le immagini sono disponibili tramite questo collegamento alla casella personale.

Il dottor Brookes ha dichiarato:"La tecnologia quantistica ha permesso lo sviluppo di un nuovo tipo di sensore ottico che ha la sensibilità per rilevare i deboli campi magnetici dal cervello. A differenza della tecnologia attuale, questi nuovi sensori possono funzionare a temperatura ambiente, in modo che possano essere posizionati direttamente sulla superficie del cuoio capelluto. I nostri calcoli mostrano che avvicinando i sensori alla testa possiamo quadruplicare la sensibilità di rilevamento del campo. Questo rivoluzionerà il tipo di effetto che siamo in grado di rilevare dal cervello umano".

La maggior parte degli attuali sistemi MEG sono ingombranti, costruito attorno a un piccolo foro in cui la testa di un partecipante viene delicatamente bloccata perché i sensori, che devono essere mantenuti a meno 269 gradi, non può essere spostato. è una statica, sistema unico per tutti. Questo ambiente artificiale limita sia i gruppi di soggetti che possono essere scansionati sia le domande sperimentali che possono essere affrontate.

Gli esperimenti pilota hanno mostrato il potenziale dei nuovi sensori quantistici

Il team collaborativo ha iniziato a lavorare in questo settore 2 anni fa, valutare il potenziale dei sensori quantistici nelle simulazioni computazionali. Seguendo questo, utilizzando finanziamenti per l'avviamento della pompa dell'UCL e dell'Università di Nottingham, il team ha acquistato un piccolo numero di sensori quantistici, e li usava per mostrare, sperimentalmente, che il previsto miglioramento della sensibilità potrebbe diventare realtà. Sulla base di questi dati pilota, ora hanno ricevuto il premio Wellcome per costruire un sistema MEG multicanale completamente funzionale basato su sensori quantistici, di cui £ 800, 000 sta finanziando i lavori a Nottingham.

Mentre lo sviluppo basato sulla fisica necessario per far funzionare lo scanner è in corso a Nottingham, gli esperti dell'UCL stanno effettuando una modellazione computazionale e teorica dettagliata del cervello per inquadrare le neuroscienze e stabilire quali questioni neuroscientifiche possono essere affrontate.

Ci aspetta un compito enorme e impegnativo

Il progetto di ricerca, "Spostare l'imaging funzionale del cervello nel mondo reale:un dispositivo indossabile, senza criogeni, sistema MEG', è guidato dal professor Gareth Barnes, nel Wellcome Trust Center for Neuroimaging presso l'UCL. Ha detto:"La realizzazione di questo sistema è un enorme, ma estremamente emozionante, sfida, con il potenziale per rivoluzionare il campo dell'imaging cerebrale. Le nostre simulazioni e gli esperimenti pilota hanno già mostrato il potenziale unico dei nuovi sensori quantistici".

Il professor Barnes ha continuato:"Il nostro scanner sarà indossato sulla testa come un casco, il che significa che i soggetti possono svolgere compiti mentre si muovono liberamente in un ambiente aperto e naturale."

Il nuovo scanner ha il potenziale per rivoluzionare l'imaging cerebrale per tutti i soggetti, ma sarà particolarmente utile nei bambini. Professor Richard Bowtell, il co-richiedente della sovvenzione e direttore del Sir Peter Mansfield Imaging Center di Nottingham ha dichiarato:"Poiché i sistemi MEG sono essenzialmente 'taglia unica', la sensibilità è limitata per i soggetti con teste più piccole come i bambini poiché le loro teste sono più lontane dai rilevatori. I sensori quantistici della temperatura ambiente possono essere montati direttamente sul cuoio capelluto di qualsiasi soggetto. Questo ci darà un aumento previsto di quattro volte della sensibilità per gli adulti, ma la sensibilità potrebbe potenzialmente aumentare fino a 15 o 20 volte per bambini o neonati".

La prima fase del loro lavoro è già stata pubblicata. Ciò che il team di ricerca vuole veramente fare è tradurre questa tecnologia in neuroscienze e, in definitiva, in uno strumento clinico per condizioni come l'epilessia resistente ai farmaci e la schizofrenia.