Ученые показали, как можно усовершенствовать существующие методы нейровизуализации с помощью атомного магнитометра с оптической накачкой. Благодаря высокой чувствительности и использованию оптических лучей, такое устройство позволяет с лучшим разрешением детектировать сигналы мозга и оказывается более удобным в применении.

Работа опубликована в журнале Scientific reports.

На сегодняшний день различные методы визуализации работы мозга оказываются востребованы в двух важных направлениях — изучение и моделирование процессов, происходящих в мозге, и предсказание развития и реакции при лечении нейродегенеративных заболеваний.

К сожалению, большинство устройств не позволяет одновременно получать качественное изображение и корректно регистрировать подряд идущие сигналы с высокой частотой. Например, функциональная магнитно-резонансная томография позволяет разглядеть подробно мелкие детали (до миллиметра), но имеет низкое временное разрешение; электроэнцефалография, наоборот, используется для наблюдения за процессами в реальном времени, но дает не очень точную картинку в пространстве. Получать изображения выского качества и временного разрешения позволяет метод магнитоэнцефалографии (МЭГ), который тоже обладает рядом существенных недостатоков: имеет низкое соотношение сигнал-шум и требует специально оборудованных комнат и громоздкого оборудования.

В основе последнего метода лежит работа высокоточных сверхпроводниковых квантовых интерферометров (СКВИД-датчики), именно из-за которых технология не может обойтись без криогенных камер. Причем расположение детектирующих элементов внутри камеры нельзя менять, оно фиксировано и одинаково для каждого пациента. Из-за того, что сенсор приходится располагать далеко от источника сигналов — мозга — получаемый сигнал оказывается зашумлен и сильно подвержен влиянию окружающей среды.

Несмотря на то, что магнитоэнцефалография применяется для исследования нейродегенеративных заболеваний, более компактное устройство с высоким соотношением сигнал-шум значительно расширило бы ее возможности.

Группа ученых под руководством Питера Крюгера (Peter Krüger) из Университета Сассекса показала, что таким устройством может стать МЭГ на основе магнитометров с оптической накачкой.