俄羅斯莫斯科斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)研究所量子中心和俄羅斯高等經(jīng)濟(jì)學(xué)院合作開發(fā)出一種用于腦部掃描的超靈敏固態(tài)磁力計(jì)，可使腦磁成像的成本降低10倍。相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表在專門從事人類大腦活動可視化領(lǐng)域研究的國際期刊《神經(jīng)影像學(xué)》雜志上。

與研究大腦電活動的其他方法相比，腦磁成像的主要優(yōu)點(diǎn)是生物組織對磁場透明而帶來的高精度。然而，迄今為止，由于在制造該設(shè)備中需要極冷液氦或加熱高溫氣體的高成本和復(fù)雜性，腦磁成像僅在全球少數(shù)實(shí)驗(yàn)室中可用。

由俄羅斯量子中心開發(fā)的基于鐵釔石榴石薄膜的傳感器已成為世界上第一個在室溫下運(yùn)行的固態(tài)超靈敏磁力計(jì)。建立在量子傳感器的基礎(chǔ)上的該系統(tǒng)具有更高的靈敏度，并且可以記錄極弱的腦電信號。寬頻段可以降低磁保護(hù)的程度，也意味能夠顯著降低設(shè)備本身和開展研究所需的基礎(chǔ)設(shè)施的價格。

斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)研究所科研小組對新傳感器的適用性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。該實(shí)驗(yàn)是基于記錄一個簡單的腦電信號—α節(jié)律。α節(jié)律是發(fā)生在大腦枕骨區(qū)域的正弦電流。實(shí)驗(yàn)中使用研發(fā)的磁力計(jì)記錄了α節(jié)律。

俄羅斯量子中心項(xiàng)目經(jīng)理馬克西姆·奧斯特拉斯稱，盡管這種量子傳感器的操作原理與經(jīng)典的方法相似，但量子交換相互作用使得能夠記錄磁場的值比使用傳統(tǒng)解決方案時低1000倍。這樣的技術(shù)非常適合解決與大腦研究相關(guān)的任務(wù)。此外，在如此靈敏度水平下，傳感器保留了傳統(tǒng)鐵磁的所有優(yōu)點(diǎn)，可以被認(rèn)為是通用磁力計(jì)。他表示，未來，研究人員計(jì)劃考慮各種傳感器布局，包括固定在頭部周圍的柔性連接，最有效地定位大腦皮層的電活動。這種裝置的推出將是開發(fā)非侵入性神經(jīng)成像和非侵入性神經(jīng)接口的重要一步。

俄羅斯高等經(jīng)濟(jì)學(xué)院生物電接口中心主任阿列科謝·奧薩齊表示，新的量子傳感器研發(fā)成功大大降低了設(shè)備的成本，在不久的將來，腦磁成像技術(shù)將為更多患者提供服務(wù)，對一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病給予更準(zhǔn)確性的診斷，并為研究正常和病理?xiàng)l件下大腦機(jī)制提供一個重要平臺。

發(fā)布時間：2021年8月18日

（來源：科技日報）