MEG, un nuovo scanner cerebrale consentirebbe ai pazienti di muoversi liberamente

MEG, un nuovo scanner cerebrale consentirebbe ai pazienti di muoversi liberamente

Una nuova generazione di scanner per il cervello, che può essere indossata come un casco che consenta ai pazienti di muoversi naturalmente durante la scansione, è stata sviluppata dai ricercatori del Sir Peter Mansfield Imaging Center, Università di Nottingham e Wellcome Center for Human Neuroimaging, UCL.

Fa parte di un progetto finanziato da cinque anni da Wellcome che ha il potenziale di rivoluzionare il mondo dell’imaging del cervello umano.

In un paper scientifico pubblicato il 21 marzo, i ricercatori dimostrano che possono misurare l’attività cerebrale mentre le persone fanno movimenti naturali, tra cui annuire, allungare, bere il tè e persino giocare a ping pong.

Questo nuovo, leggero, magnetoencefalogramma (MEG) non solo può essere indossato, ma è anche più sensibile rispetto ai sistemi attualmente disponibili.

Il nuovo scanner migliorerà la ricerca e il trattamento

I ricercatori sperano che questo nuovo scanner migliorerà la ricerca e il trattamento per i pazienti che non possono utilizzare gli scanner MEG fissi tradizionali, come i bambini piccoli con epilessia o pazienti con disturbi neurodegenerativi come il morbo di Parkinson.

Il Dott. Matt Brookes dirige il lavoro del MEG nella Scuola di Fisica e Astronomia dell’Università di Nottingham, dove è stato costruito il prototipo, e ha detto:

“Questa nuova tecnologia solleva nuove interessanti opportunità per una nuova generazione di imaging cerebrale funzionale. Essere in grado di scansionare gli individui mentre si muovono offre nuove possibilità, ad esempio per misurare la funzione cerebrale durante le attività del mondo reale o le interazioni sociali autentiche. Questo ha un potenziale significativo di impatto sulla comprensione non solo delle funzioni del cervello sano ma anche di una serie di condizioni neurologiche, neurodegenerative e di salute mentale.”

Le cellule cerebrali operano e comunicano producendo correnti elettriche. Queste correnti generano minuscoli campi magnetici che vengono rilevati al di fuori della testa.

I ricercatori usano MEG per mappare la funzione cerebrale misurando questi campi magnetici.

Ciò consente di ottenere un’immagine millisecondo per millisecondo di quale parte del cervello è impegnata quando intraprendiamo compiti diversi, come parlare o muoversi.

Gli attuali scanner MEG sono grandi e pesano circa mezza tonnellata. Questo perché i sensori utilizzati per misurare il campo magnetico del cervello devono essere mantenuti molto freddi (-269 ° C), il che richiede una tecnologia di raffreddamento ingombrante.

Con gli scanner attuali, il paziente deve rimanere immobile durante la scansione, poiché anche un movimento di 5 mm può rendere le immagini inutilizzabili.

Ciò significa che è spesso difficile eseguire la scansione di persone che hanno difficoltà a rimanere immobili come bambini piccoli o pazienti con disturbi del movimento. Inoltre pone dei problemi quando si può aver bisogno che un paziente rimanga immobile per un lungo periodo di tempo per catturare un evento raramente presente nel cervello, come un attacco epilettico.

Leggero e mobile

Questi problemi sono stati risolti nel nuovo scanner ridimensionando la tecnologia e sfruttando i nuovi sensori “quantici” che possono essere montati in un casco prototipo stampato in 3D.

Poiché i nuovi sensori sono molto leggeri e possono funzionare a temperatura ambiente, possono essere posizionati direttamente sulla superficie del cuoio capelluto. Posizionando i sensori molto più vicino al cervello aumenta la quantità di segnale che possono raccogliere.

La leggerezza del nuovo scanner indica anche che, per la prima volta, i soggetti possono muovere la testa durante la scansione. Tuttavia, i sensori quantici funzionano solo in questo modo quando il campo magnetico terrestre è stato ridotto di un fattore di circa 50.000. Per risolvere questo problema, il team di ricerca ha sviluppato bobine elettromagnetiche speciali, che hanno contribuito a ridurre il campo terrestre attorno allo scanner.

Queste bobine sono state progettate appositamente per sedersi su entrambi i lati del soggetto e vicino alle pareti della stanza, per garantire che l’ambiente dello scanner non sia claustrofobico.

Maggiore sensibilità

Lo scanner si basa su caschi che possono essere realizzati per adattarsi a chiunque debba essere scansionato.

Dopo il successo del loro sistema prototipo, i ricercatori stanno ora lavorando verso nuovi modelli di casco, che avranno l’aspetto di un casco da bicicletta, che sarà adatto a neonati, bambini e adulti.

I ricercatori prevedono che questo nuovo tipo di scanner fornirà un aumento quadruplo della sensibilità negli adulti, aumentando potenzialmente fino a 15 o 20 volte nei neonati.

Il professor Gareth Barnes, che guida il progetto presso il Wellcome Trust Center for Human Neuroimaging dell’UCL, ha dichiarato:

“Questo ha il potenziale per rivoluzionare il campo dell’imaging cerebrale e trasformare le domande scientifiche e cliniche che possono essere affrontate con l’imaging del cervello umano. Il nostro scanner può essere indossato sulla testa come un casco, il che significa che le persone possono svolgere compiti mentre si muovono liberamente. È importante sottolineare che ora saremo in grado di studiare la funzione del cervello in molte persone che, fino ad oggi, sono state estremamente difficili da analizzare, compresi i bambini piccoli e i pazienti con disturbi del movimento. Questo ci aiuterà a capire meglio lo sviluppo sano del cervello nei bambini, così come la gestione dei disturbi neurologici e della salute mentale “

Il professor Richard Bowtell, direttore del Sir Peter Mansfield Imaging Center di Nottingham ha aggiunto:

“È bello vedere questa collaborazione tra neuroscienziati, ingegneri e fisici di due diverse università che producono un potenziale cambiamento nella tecnologia di scansione del cervello. Ciò è stato reso possibile da un Wellcome Collaborative Award, un importante flusso di finanziamento che mira a promuovere lo sviluppo di nuove idee e ad accelerare il ritmo della scoperta “

Andrew Welchman, Capo della sezione Neuroscience and Mental Health di Wellcome, ha dichiarato:

“Il MEG è uno strumento davvero prezioso nelle neuroscienze, ma gli scanner attuali non sono ancora ampiamente utilizzati in quanto costosi, ingombranti e il loro design” taglia unica ” non funziona per molti pazienti. Questo nuovo scanner è eccitante non solo perché supera questi problemi e contribuirà a migliorare la nostra comprensione di come funziona il cervello, ma anche perché ha un enorme potenziale per l’uso clinico. Ciò potrebbe portare a cure migliori per i pazienti, come i bambini piccoli e le persone con epilessia, in cui le opzioni attuali sono severamente limitate e molto invasive “.

Il team collaborativo dell’Università di Nottingham e UCL porterà questa ricerca alla fiera della scienza estiva della Royal Society a luglio con la mostra “Quantam Sensing the Brain“.

Il casco MEG sarà disponibile per le persone da vedere e provare. Mostreranno anche l’imaging cerebrale dal vivo ai visitatori nella loro “Brain Room”, dove potranno giocare a giochi cerebrali in cui le persone possono controllare i giochi per computer “pensando”.

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