Исследователи из Университета Сассекса, Великобритания продемонстрировали, каким образом новый тип квантовых датчиков может помочь врачам раньше выявлять нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера. Сканеры точно определяют малейшие изменения в магнитных полях, создаваемых работающими нейронами.

Новые высокочувствительные квантовые датчики в будущем смогут на ранней стадии выявлять такие заболевания мозга, как деменция, ALS и болезнь Паркинсона, фиксируя замедление скорости прохождения сигналов по сосудам мозга    

 

Новая техника основана на магнитоэнцефалографии (МЭГ), которая работает путем измерения магнитных полей, создаваемых электрическими токами в мозге при работе нейронов. Обычно МЭГ требует большого громоздкого оборудования или, по крайней мере, громоздких шлемов, но команда обнаружила, что использование в паре с новыми квантовыми датчиками позволяет использовать гораздо более компактное оборудование и делает процесс более простым и точным.

Квантовые датчики известны как магнитометры с оптической накачкой (OPM) и они могут располагаться ближе к голове пациента, чем другие датчики. Это позволяет им проводить более точные измерения, как во времени, так и в пространстве - то есть они могут фиксировать изменения, происходящие очень быстро, и точнее определять, где в мозге зарождаются сигналы.

"Именно квантовая технология делает эти датчики такими точными", - говорит профессор Питер Крюгер, один из авторов исследования. "Датчики содержат газ из атомов рубидия. На атомы направляются лучи лазерного света, и когда атомы испытывают изменения в магнитном поле, они по-разному излучают свет. Колебания излучаемого света показывают изменения магнитной активности в мозге. Квантовые датчики работают с точностью до миллисекунд и в пределах нескольких миллиметров.

Ведущий исследователь Айкатерини Гиалопсу с прибором, на котором сканируется мозг пациентов с помощью новых квантовых датчиков. University of Sussex

 

Команда протестировала датчики на трех пациентах, которые проходили стандартное сканирование мозга при наблюдении визуальных стимулов. Они обнаружили, что могут измерять скорость прохождения сигналов в мозге с задержкой всего до 10 миллисекунд.

Это может сделать квантовые датчики потенциально полезными в качестве диагностического инструмента для целого ряда нейродегенеративных заболеваний. Например, пациенты могут пройти сканирование, чтобы измерить скорость мозговой активности, а через несколько месяцев пройти повторное обследование, чтобы узнать, снижается ли эта скорость с течением времени. В положительном случае это может стать ранним свидетельством определенных заболеваний.

"Мы надеемся, что открытие этой усовершенствованной функции квантовых сканеров мозга откроет дверь для дальнейших разработок, которые могут привести к квантовой революции в нейронауке", - говорит Айкатерини Гиалопсу, ведущий автор исследования. "Это особенно важно, так как несмотря на то, что технология сканирования мозга находится в зачаточном состоянии, она имеет большое значение для будущих разработок, которые могут привести к ранней диагностике заболеваний мозга, таких как ALS, MS и даже болезнь Альцгеймера".