Российские учёные разрабатывают компактную и дешёвую МЭГ-систему

    Группа ученых из Высшей школы экономики и петербургского Физико-технического института имени Иоффе ведут работу над атомарным магнитоэнцефалографом нового поколения, пишет газета «Известия». Если работу доведут до конца, то российское изобретение будет выгодно отличаться от существующих дорогих устройств МЭГ стоимостью в несколько миллионов долларов:

    • Для него не требуется магнитоизолирующая комната. Сенсор работает в магнитном поле Земли
    • Стоимость в 5−7 раз дешевле аналогов (поскольку отпадает необходимость в специальном оборудовании магнитоизолирующей комнаты)
    • Компактность
    • Расположение сенсоров ближе к голове, чем минимальное расстояние 3−4 см в существующих системах МЭГ, где это ограничение вызвано тем, что сенсор помещается в жидкий гелий при температуре, близкой к абсолютному нулю

    Работа пока далека от завершения, но учёным удалось добиться определённых успехов. Самое главное, что уже сконструирован ключевой элемент будущего устройства — сенсор, который регистрирует магнитные поля, порождаемые активностью нервных клеток мозга.

    В современных МЭГ используются сенсоры типа СКВИД (сверхпроводящий квантовый интерферометр). Это сверхпроводящее кольцо с двумя джозефсоновскими туннельными контактами. Это в определенном смысле аналог оптического эффекта с интерференцией от двух щелей, только в данном случае интерферируют не световые волны, а два джозефсоновских тока. В СКВИДе волна электронов разделяется на две, каждая из которых проходит свой туннельный контакт, а затем обе волны сводятся вместе. При наличии магнитного поля в контуре будет наводиться циркулирующий сверхпроводящий ток. Этот ток в одном из контактов будет вычитаться из постоянного внешнего тока, а во втором — складываться с ним. Между туннельными контактами возникнет разность фаз.


    У существующих в мире СКВИД-магнитометров чувствительность достигает 5·10−33 Дж/Гц (чувствительность по магнитному полю — 10−13 Тл). Естественно, им нужна изоляция от магнитного поля Земли.

    «В ходе разработки атомарного магнитоэнцефалографа нам удалось сконструировать датчики, способные работать в магнитном поле Земли, — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории атомной радиоспектроскопии ФТИ Антон Вершовский. — Это, возможно, позволит отказаться от использования магнитоизолирующей комнаты, что значительно удешевит прибор и его эксплуатацию».

    В комментарии для Geektimes Антон Вершовский (antver) пояснил: «Наши прототипы и конкуренты — не СКВИДы, а датчики SERF — атомарные магнитометры, способные работать только в нулевых магнитных полях. Наши датчики чуть менее чувствительны, зато лишены этого недостатка. Без магнитоэкранирующей комнаты стоимостью полмиллиона долларов, которая нужна SERFам, действительно можно будет обойтись, но магнитный экран со стабилизатором поля все равно будет нужен… Пока что разработаны и экспериментально проверены физические принципы работы датчика. Следующий этап — ОКР — конструирование датчика, а уже потом МЭГ. Дело не одного года».

    Технических подробностей о революционном российском устройстве мало (хотя есть публикации по атомарным магнитометрам). Но директор Центра биоэлектрических интерфейсов ВШЭ Алексей Осадчий сказал, что новый сенсор позволяет сконструировать компактную МЭГ-систему с качественно новыми возможностями: «Это будет нечто, напоминающее фантастический головной убор профессора из „Назад в будущее”, — шлем, утыканный парой сотен сенсоров, похожих на большой сувенирный карандаш. Сенсоры будут располагаться не далее полусантиметра от головы — в несколько раз ближе, чем в существующих системах. Это позволит достичь субмиллиметрового разрешения: мы сможем различать сигналы от участков мозга, находящихся на расстоянии меньше миллиметра друг от друга».

    Даже если допустить, что российская разработка не будет доведена до логического завершения, всё равно в мире работает несколько групп, которые ведут научные изыскания в этом направлении. Другими словами, рано или поздно должен быть создан компактный атомарный магнитоэнцефалограф гораздо дешевле существующих систем МЭГ. И такое устройство произведёт настоящую революцию в науке о мозге.

    Дело в том, что нынешние устройства в несколько миллионов долларов требуют сложной установки и обслуживания. Они очень дорогие, чтобы МЭГ могла позволить себе обычная районная больница. Кроме того, у них имеется ряд других ограничений. Например, при сканировании требуется абсолютная неподвижность. Невозможно сканировать мозг детей или животных, потому что у них размер головы меньше стандартного. Новые сенсоры и атомарный магнитоэнцефалограф снимут такие ограничения и кардинально расширят сферу использования МЭГ: «Появление недорогого магнитоэнцефалографа произведет революцию как в области лечения нейрокогнитивных расстройств, так и в науке, — считает директор Центра нейрокогнитивных исследований при Московском городском психолого-педагогическом университете Татьяна Строганова. — МЭГ-установку смогут позволить себе даже совсем небольшие медицинские и научные учреждения». По её мнению, кратное увеличение объемов МЭГ-исследований во всем мире сделает неизбежным качественный скачок в области знаний человека о своём мозге.
    Поддержать автора
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 22

      0
      Который потом закупят с 1000% откатом в китае по японской лицензии…
        –12
        У нас уже все экономические проблемы решены, раз Высшая школа экономики переключилась на разработку энцефалографов?
          +11
          Не понятно, как одно связано с другим.

          У нас тут вот ещё убийц и насильников не извели, а замахнулись на какие-то исследования!!!
            0
            Что непонятно, что Высшая школа экономики должна, в первую очередь, заниматься экономикой? Так, вроде, это следует из самого ее названия.

            Борьбой с убийцами, насильниками и прочими преступными элементами занимаются (во всяком случае, должны заниматься) правоохранительные органы. В данной статье ничего не говорилось об их (правоохранительных органов) переквалификации на непрофильные для них исследования, поэтому не понятно, почему Вы решили здесь упомянуть их поле деятельности.
              +6
              Что непонятно, что Высшая школа экономики должна, в первую очередь, заниматься экономикой? Так, вроде, это следует из самого ее названия.


              Экой вы манипулятор. Из названия следует, что она этой экономике должна учить.
                +1
                Если взять полное название — Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» (НИУ ВШЭ), то оно вполне подразумевает, помимо учебной, еще и научно-исследовательскую работу.
                +2
                Ну ок, давайте откажемся от самолётов — братья Райт-то были велосипедными мастерами!
                  –1
                  Братья Райт, как велосипедные мастера, существовали не на госбюджетные средства, поэтому имели полное право заниматься чем им было угодно.
                  0

                  а вы что нибудь знаете о нейроэкономике? и нейромаркетинге? это как оказалось возможность научиться прогнозировать проведение человека, в том числе каким образом он принимает те или иные решения. зачастую наша высокоинтеллектуальная деятельность, оказывается результатом простых инстинктов, вот подробным образом и изучаются его поведенческие мотивы, которые в массе своей просто не отделимы от экономической деятельности

                +6
                Высшая школа экономки поглотила в себя много разных университетов не экономической направленности.
                  +1
                  Открою вам страшную тайну: в ВШЭ не одна кафедра экономики.
                    0
                    Безусловно, но даже наличие факультета физики не делает прикладную физику основным направлением научно-исследовательской деятельности данного университета.
                      +1

                      А вы решили, что прикладная физика стала основным направлением научно-исследовательской деятельности ВШЭ?

                        +1
                        Там ведь не только Высшая школа экономики упомянута. Там еще и Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе, который представляется вполне компетентным заведением в области физики.
                          0
                          По поводу института имени Иоффе у меня никаких вопросов и не возникало, у меня возник вопрос, что делает в данной работе ВШЭ.
                          0

                          Не делает. Так эта разработка и не основная для ВШЭ. Побочная, как и факультет.

                      +5
                      >Если работу доведут до конца, то российское изобретение будет…
                      или не будет… или не российское… или не доведут…
                      ну почему хорошее в России всегда только обещают… и на обещаниях все и заканчивается ;-((
                        +3
                        Ученый изнасиловал журналиста…
                        утверждают, что их СКВИД работает даже в магнитном поле Земли… Для него не требуется магнитоизолирующая комната
                        Это, возможно, позволит отказаться от использования магнитоизолирующей комнаты
                          +1
                          Думается, речь идет скорее не о СКВИДах, а о детекторах, основанных на ином принципе (про них здесь недавно была статья). Они действительно довольно перспективны, так как не требуют серьезного охлаждения для работы.
                            +2

                            По поводу "изнасиловал" — согласен! Речь идет о магнитометрах с оптической накачкой. Отличие от конкурентов — не использование режима SERF и соответственно возможность работы в менее благоприятной, чем 10-ки нТ магнитной обстановке. Магнитоизоляция все равно нужна, но можно обойтись без комнаты, а заменить ее компактным цилиндрическим экраном, ибо все компактно. Вышка является инициатором проекта, делает здесь интегральное решение: занимается созданием установки из новых сенсоров, разработкой методов решения обратной задачи, алгоритмов адаптивной синтетической градиентометрии и т.д., выполняет общее научное руководство и, кстати, частично финансирует проект. Фантастическая команда магнитометристов из ФТИ разрабатывает физический принцип, используя при этом ячейки с рубидием или цезием, изготавливаемые одной очень серьезной наукоемкой коммерческой компанией, которая теперь занимается разработкой компактного решения. Проект очень молодой, публикации есть, но пока только конференции и пока Proceedings не вышли, но скоро должны. Спасибо тем, кто поддерживает! Ребята стараются!

                              0
                              Спасибо! Это тот случай, когда комментарий несет гораздо больше информации, чем статья, под которой он размещен.
                              0
                              Я о таких «революционных» датчиках еще в Юном Технике читал :-)

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Самое читаемое