Progrese în imagistica cerebrală portabilă pentru studierea creierului în dezvoltare al copiilor

Progrese în imagistica cerebrală portabilă pentru studierea creierului în dezvoltare al copiilor
iunie 05 15:02 2024
Articol scris de:
Timp citire articol: 4 minut(e)

O nouă cercetare oferă una dintre cele mai clare imagini ale creierului în dezvoltare al copiilor mici, cu ajutorul unui scaner cerebral portabil care poate cartografia activitatea electrică a creierului. Abordarea deschide noi posibilități de urmărire a modului în care etapele critice ale dezvoltării, cum ar fi mersul și vorbitul, sunt susținute de schimbarea funcției creierului, precum și a modului în care apar afecțiunile neurodezvoltării, cum ar fi autismul.

O echipă de cercetători, condusă de oameni de știință de la Facultatea de Fizică și Astronomie a Universității Nottingham, din Marea Britanie, a folosit un model nou de scaner de magnetoencefalografie (MEG) pentru a măsura electrofiziologia creierului la copii de numai doi ani.

Celulele cerebrale funcționează și comunică prin producerea de impulsuri electrice. Acestea generează câmpuri magnetice minuscule care pot fi detectate în afara capului.

Cercetătorii au folosit noul lor sistem pentru a măsura aceste câmpuri și modelarea matematică pentru a transforma aceste câmpuri în imagini de înaltă fidelitate care arată, milisecundă cu milisecundă, ce părți ale creierului sunt angajate atunci când ne asumăm sarcini.

Scanerul cerebral portabil se bazează pe tehnologia cuantică și utilizează senzori de mărimea unei piese LEGO – numiți magnetometre cu pompare optică (OPM) – care sunt încorporați într-o cască ușoară pentru a măsura câmpurile generate de activitatea cerebrală.

Designul unic înseamnă că sistemul poate fi adaptat pentru a se potrivi oricărui grup de vârstă, de la copii mici la adulți.

Senzorii pot fi plasați mult mai aproape de cap, îmbunătățind calitatea datelor. De asemenea, sistemul permite persoanelor să se miște în timp ce îl poartă, ceea ce îl face ideal pentru scanarea copiilor cărora le este greu să rămână nemișcați în scanerele convenționale.

Un grup de 27 de copii (cu vârste cuprinse între 2 și 13 ani) și 26 de adulți (cu vârste cuprinse între 21 și 34 de ani) au luat parte la studiul care a examinat o componentă fundamentală a funcției cerebrale numită „oscilații neuronale” (sau unde cerebrale).

Diferite zone ale creierului sunt responsabile pentru diferite aspecte ale comportamentului, iar oscilațiile neuronale promovează comunicarea între aceste regiuni.

Echipa de cercetători a măsurat modul în care această conectivitate se modifică pe măsură ce creștem și cum creierul nostru utilizează explozii scurte și punctuale de activitate electrofiziologică pentru a inhiba rețelele de regiuni cerebrale și, în consecință, pentru a controla modul în care suntem atenți la stimulii senzoriali care ne parvin.

„Sistemul portabil deschide noi oportunități de a studia și înțelege creierul copiilor la vârste mult mai mici decât era posibil anterior cu MEG. Există motive importante pentru a trece la participanți mai tineri: din punct de vedere neuroștiințific, multe repere critice în dezvoltare au loc în primii ani (chiar luni) de viață. Dacă putem folosi tehnologia pentru a măsura activitățile cerebrale care stau la baza acestor etape de dezvoltare, acest lucru ar oferi noi cunoștințe despre funcția creierului”, a declarat într-un comunicat dr. Lukas Rier de la Facultatea de Fizică și Astronomie a Universității Nottingham.

Cercetarea, care a fost finanțată de Consiliul de Cercetare în Inginerie și Fizică (EPSRC), a inclus colaboratori academici de la Spitalul SickKids din Toronto, Canada, și parteneri industriali de la compania americană de dispozitive atomice QuSpin și de la compania Cerca Magnetics Limited din Nottingham.

Potrivit autorilor, acest studiu este primul de acest gen care utilizează tehnologia MEG portabilă și oferă o platformă pentru a lansa noi cercetări clinice în domeniul tulburărilor pediatrice.

Aceasta înseamnă că oamenii de știință pot explora nu numai dezvoltarea sănătoasă a creierului, ci și substraturile neuronale care stau la baza dezvoltării atipice la copii.

„Acest studiu este primul care demonstrează că putem urmări dezvoltarea creierului de la o vârstă foarte fragedă. Acest lucru este extrem de interesant pentru posibila translatare în cercetarea clinică, iar lucrări precum aceasta ne ajută să înțelegem cum se dezvoltă autismul”, a declarat un alt autor al lucrării, dr. Margot Taylor, un specialist în neuroștiințe de renume mondial care conduce cercetările în domeniul autismului în Toronto.

Universitatea a lansat o companie spin-out Cerca Magnetics în 2020 pentru a comercializa scanerele OPM-MEG și tehnologiile conexe.

Sistemul portabil a fost instalat într-o serie de instituții de cercetare de profil înalt din întreaga lume, inclusiv în spitalul SickKids din Toronto.

Echipele de cercetare din ambele instituții lucrează acum împreună pentru a extinde volumul de date privind dezvoltarea neurologică, atât în ceea ce privește funcțiile cerebrale sănătoase, cât și cele atipice.

Cercetarea a fost publicată marți, în revista eLife.

Foto articol: Imagine cu un copil care poartă unul dintre scanerele cerebrale MEG-OPM de tip cască. Credit: Universitatea din Nottingham, iunie 2024.

scrie un comentariu

0 Comentarii

Adaugă un comentariu