Миниатюрный датчик для определения магнитной активности мозга

Немецкие ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали датчик, размером с кусочек сахара, который способен измерять магнитную активность человеческого мозга. Предполагается, что он станет надежным инструментом для различных биомедицинских приложений, используемых в исследованиях психических отклонений и неврологических заболеваний у людей.

Внутри головки датчика, которая представляет собой небольшой контейнер, находятся миллиарды атомов рубидия и микро-оптическая система (призмы и линзы). Установленный там же микроскопический инфракрасный лазер, генерирует луч, который взаимодействует с атомами рубидия и таким образом регистрирует магнитную активность мозга человека. В частности датчик способен регистрировать и измерять уровень альфа-волн, которые генерируются мозгом в процессе его активной работы.

Ученые провели тестирование NIST-датчика, а его результаты сопоставили с показаниями, записанными с помощью прибора СКВИД (сверхпроводящий квантовый интерферометр), который на данный момент считается самым точным в области изучения активности головного мозга. Сравнение показало, что хотя новый NIST-датчик несколько уступает по чувствительности прибору СКВИД, все же он более эффективен в виду своей портативности и предположительно намного меньшей стоимости.

Новый датчик, как отмечают ученые, станет полезным в магнитоэнцефалографии (измерении и визуализации магнитных полей мозга), которая используется для фундаментальных исследований в области восприятия и познавательных процессов у здоровых людей, а также для исследования зрительного восприятия у новорожденных. В медицине магнитоэнцефалография используется для картирования активности мозга, которая проводится перед удалением раковой опухоли, а также при лечении эпилепсии. Сейчас эту нишу занимают громоздкие и неудобные СКВИД-датчики.

Технически новый датчик – это переработанная версия измерителя, использовавшегося для исследования сердца. Немецкие ученые изменили нагревающие элементы, которые предназначены для испарения рубидия, а также использовали новый тип оптоволокна. В результате маломощный инфракрасный лазер генерирует пучок света. Атомы рубидия поглощают его в разной степени в зависимости от окружающего их магнитного поля. Чем больше поле, тем интенсивнее поглощение света. В результате выходной сигнал отображает практически идеально точную картину магнитной активности головного мозга. Точность измерения составляет порядка 1 пико Тесла (одной триллионной Тесла). Она сопоставима с магнитной чувствительностью кальмаров. Этого вполне достаточно для подобных исследований. Для сравнения магнитное поле Земли в 50 миллионов раз мощнее.