Un team di scienziati dell'Università del Sussex ha costruito per la prima volta uno scanner cerebrale quantistico modulare, e lo usò per registrare un segnale cerebrale. Questa è la prima volta che un segnale cerebrale viene rilevato utilizzando un sensore cerebrale quantistico modulare in qualsiasi parte del mondo. È una pietra miliare importante per tutti i ricercatori che lavorano sulla tecnologia di imaging cerebrale quantistico perché i sensori modulari possono essere scalati, come i mattoncini Lego. Il team ha anche collegato due sensori come i mattoncini Lego, dimostrando che la scansione dell'intero cervello con questo metodo è a portata di mano, come dettagliato nel loro articolo, che viene pubblicato oggi in prestampa. Ciò non è stato possibile con i sensori cerebrali quantistici attualmente disponibili in commercio dagli Stati Uniti.

Questi dispositivi modulari funzionano come mattoncini da gioco in quanto possono essere collegati tra loro. Questo apre il potenziale per la scansione dell'intero cervello utilizzando la tecnologia quantistica, e potenziali progressi per malattie neurodegenerative come l'Alzheimer.

Il dispositivo, che è stato costruito presso il laboratorio Quantum Systems and Devices dell'università, utilizza sensori quantistici ultrasensibili per rilevare questi minuscoli campi magnetici da vedere all'interno del cervello al fine di mappare l'attività neurale.

Il team ha applicato i sensori all'esterno del cuoio capelluto di un partecipante, vicino alla corteccia visiva del cervello. Hanno chiesto al partecipante di aprire e chiudere gli occhi a intervalli di 10-20 secondi, e sono stati in grado di rilevare un segnale. Questa è un'azione molto semplice, ma vederlo accadere all'interno del cervello, dall'esterno, richiede una tecnologia quantistica estremamente sofisticata.

Thomas Coussens Ph.D. studente all'Università del Sussex, chi ha costruito il sensore, spiegato:

"Il nostro sensore quantistico deve essere eccezionalmente sensibile per rilevare i campi magnetici nel cervello che sono davvero molto deboli. Per contestualizzarlo, il campo magnetico di un cervello è un trilione di volte inferiore a quello di un magnete da frigorifero.

"Poiché il nostro dispositivo è finora unico in quanto è modulare e abbiamo dimostrato che la modularità funziona collegando due sensori insieme, ora abbiamo in programma di ampliare questo progetto costruendo più sensori per trasformarlo in un intero sistema di imaging cerebrale Ciò potrebbe fornire progressi significativi nell'individuazione e nella fornitura di cure per malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer.

"Questo è il culmine di molti mesi di duro lavoro e sono entusiasta di vedere il nostro primo segnale cerebrale utilizzando i nostri sensori quantistici costruiti interamente da noi qui all'Università del Sussex".

Professor Peter Kruger, Il fisico sperimentale e direttore del Sussex Program for Quantum Research presso l'Università del Sussex ha spiegato:

"Poiché il nostro sensore funziona su base modulare, ora saremo in grado di ridimensionarlo per creare immagini molto più dettagliate del cervello o di parti del cervello. Non puoi farlo con l'attuale prodotto commerciale disponibile. Questo nuovo sensore costruito presso l'Università del Sussex apre le porte ai sensori quantistici prodotti nel Regno Unito, estremamente importante nel più ampio panorama della tecnologia quantistica del Regno Unito.

"Avere questo sensore è un passo importante per ulteriori studi interdisciplinari che coinvolgono ricercatori che vanno da scienziati e ingegneri della coscienza a neuroscienziati, il che è molto nello spirito di come affrontiamo la ricerca qui nel Sussex".

Professor Kai Bong, Principal Investigator presso il Quantum Technology Hub Sensors and Timing del Regno Unito, disse:

"Siamo molto soddisfatti di questo sviluppo innovativo da parte dei ricercatori Hub dell'Università del Sussex. Questi successi stanno aiutando notevolmente a far progredire l'ecosistema quantistico del Regno Unito, portandoci un passo più vicino allo sfruttamento della tecnologia dei sensori quantistici nelle applicazioni cliniche che avranno un reale impatto sulla società. Costruire una forte capacità di imaging cerebrale quantistico nel Regno Unito è un ottimo esempio della nostra collaborazione".

Il sensore magnetico quantistico utilizza un magnetometro pompato otticamente all'interno di uno schermo magnetico per ridurre i campi magnetici ambientali e garantire che non vengano rilevati. In parole povere, il sensore funziona mettendo un vapore in uno stato quantico, facendo brillare un raggio laser attraverso di esso e utilizzando un rilevatore di foto per vedere quanta luce è passata attraverso. Il modo in cui il vapore atomico interagisce con la luce laser dipende in modo molto sensibile dal campo magnetico. Le minuscole correnti elettriche nei neuroni del cervello portano a campi magnetici molto piccoli anche al di fuori del cervello, che è ciò che rileva il sensore.