Измерения сигналов деятельности головного мозга могут
многое рассказать ученым о тонкостях функционирования этого сложного
"биологического компьютера". Более того, аномальные отклонения в этих
сигналах указывают на нарушения функционирования мозга или его отдельных
участков, что является проявлением некоторых заболеваний и расстройств, таких,
как шизофрения или депрессия, болезнь Альцгеймера или Паркинсона.
В
распоряжении ученых уже имеется несколько разновидностей инструментов для
изучения мозговой деятельности, основными из которых является
электроэнцефалография (EEG) и магнитно-резонансное сканирование (fMRI), но в
настоящее время возможности этих технологий практически исчерпаны. Для того,
чтобы узнать о мозге нечто новое уже требуются другие виды измерений сигналов,
которые могут обеспечивать большую точность и давать ученым большее количество
информации..
Ученые из исследовательского университета Royal Holloway
в Великобритании разработали новую установку для исследований мозга, которая
получила название HyQuid. Высокочувствительные датчики этой установки способны
зарегистрировать даже самые слабые магнитные поля, возникающие во время работы
мозга. А технологическая компания York Instruments будет продолжать начатые
исследования для того, чтобы увеличить чувствительность датчиков, снизить
стоимость установки и сделать ее более доступной для всех нуждающихся в ней
исследователей.
По сути, установка HyQuid является
магнито-энцефалографическим (magnetoencephalography, MEG) сканером мозга. Во
время работы через нейроны головного мозга постоянно движется поток
электрически заряженных атомов (ионов), создаваемое этим потоком магнитное поле
изменяет свою силу и направление в момент активизации нейрона. А когда
активизируются несколько тысяч нейронов одновременно, они создают достаточно
сильные изменения магнитного поля, которые достаточно хорошо детектируются и
поддаются измерениям.
Основой MEG-сканеров являются специальные датчики,
называемые сверхпроводимыми квантово-интерференционными детекторами (superconducting
quantum interference devices, SQUID). Одни охлаждаются жидким гелием и
располагаются в шлеме, снабженном свинцовой оболочкой для устранения
вмешательства посторонних магнитных полей. А само устройство-сканер
устанавливается в комнате, огражденной от любых внешних электромагнитных полей,
прибывающих из различных источников. В основе устройства HyQuid лежат новые
SQUID-датчики, имеющие достаточно высокую чувствительность и калибровка которых
не вызывает существенных затруднений.
MEG-сканеры не могут полностью заменить другие типы
инструментов для анализа деятельности мозга, несмотря на то, что они
обеспечивают более высокую точность, нежели EEG, и производят это более
"прямым" путем, нежели fMRI. Тем не менее, за прошедшее десятилетие
исследователи начали использовать в своей работе MEG-сканеры, невзирая на
высокую стоимость технологии, минимальный "ценник" которой составляет
3.4 миллиона долларов. Представители Royal Holloway и York Industries надеются,
что их усилия позволят сделать исследования с использованием MEG-сканера HyQuid
более популярными, хотя окончательная стоимость этого устройства еще не
определена.
