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MRI技术检测大脑中的电磁信号

2020-01-15

研究人员通常通过监视电磁的两种类型来研究大脑功能,即电场和光。但是,大多数测量大脑中这些现象的方法都是侵入性的。

 

 

麻省理工学院的工程师现在已经设计出一种新技术,该技术使用用于磁共振成像(MRI)的微创传感器来检测大脑中的电活动或光信号。

 

MRI通常用于测量间接代表大脑活动的血流变化,但是MIT团队设计了一种新型MRI传感器,可以检测微小电流以及发光蛋白产生的光。(电脉冲来自大脑的内部通信,光信号可以由化学家和生物工程师开发的各种分子产生。)

 

这项研究的主要作者,麻省理工学院的博士后Aviad Hai说:“ MRI提供了一种以微创方式从身体外部感知事物的方法。”“它不需要有线连接到大脑。我们可以植入传感器,然后将其留在那里。”

 

这种传感器可以为神经科学家提供一种在空间上精确的方法,以查明大脑中的电活动。研究人员说,它还可以用于测量光,并且可以用于测量诸如葡萄糖的化学物质。

 

麻省理工学院生物工程,脑与认知科学以及核科学与工程学教授,麻省理工学院麦戈文脑科学研究所的准成员艾伦·贾萨诺夫(Alan Jasanoff)是该论文的高级作者,该论文发表于10月22日的自然生物医学工程。博士后Virginia Spanoudaki和Benjamin Bartelle也是该论文的作者。

 

 

检测电场

 

Jasanoff的实验室以前已经开发了MRI传感器,可以检测钙和神经递质,例如血清素和多巴胺。在本文中,他们希望扩展其检测生物物理现象(例如电和光)的方法。当前,监视大脑中电活动的最准确方法是插入电极,该电极具有很高的侵入性并可能导致组织损伤。脑电图(EEG)是一种非侵入性的方法来测量大脑中的电活动,但是这种方法无法查明活动的起源。

 

为了创建一种可以精确探测空间电磁场的传感器,研究人员意识到他们可以使用电子设备,特别是微型无线电天线。

 

MRI通过检测水中氢原子核发出的无线电波来工作。这些信号通常由MRI扫描仪中的大型无线电天线检测到。在这项研究中,麻省理工学院的研究小组将无线电天线缩小到只有几毫米大小,以便可以将其直接植入大脑中,以接收由脑组织中的水产生的无线电波。

 

传感器最初被调谐到与氢原子发射的无线电波相同的频率。当传感器从组织中获取电磁信号时,其调谐会发生变化,并且传感器不再与氢原子的频率匹配。发生这种情况时,当外部MRI机器扫描传感器时,图像会变弱。

 

来源:生物帮