Πιο εύκολη η μαγνητική απεικόνιση του εγκεφάλου

Από το PhysicsWeb, 11 Μαίου 2004

Οι μαγνητικές μετρήσεις της δραστηριότητας του εγκεφάλου θα μπορούσαν να απαλλαχτούν από θόρυβο στο μέλλον χάρις σε μια νέα συσκευή - σαν κράνος - που αναπτύχθηκε από ιατρικούς φυσικούς στο εθνικό εργαστήριο του Los Alamos στις ΗΠΑ. Η τεχνική αυτή, που ονομάζεται  Μαγνητοεγκεφαλογράφημα (MEG), είναι η μόνη που μπορεί να μετρήσει άμεσα τη νευρωνική δραστηριότητα στον εγκέφαλο, αλλά επηρεάζεται από τον παρασιτικό θόρυβο. Έτσι,  αναμιγνύονται τα σήματα από τον ίδιο τον εγκέφαλο με το θόρυβο. Το νέο κράνος θα μπορούσε να δώσει πιο εξακριβωμένες πληροφορίες για τη λειτουργία του εγκεφάλου.

Με τη τεχνική MEG, χωρίς να χειρουργείται ο ασθενής, παρέχει αναλυτικές πληροφορίες για τον εγκέφαλο,  σχεδόν σε πραγματικό χρόνο. Γι' αυτό χρησιμοποιούνται οι αισθητήρες SQUID για να μετρήσουν τα μαγνητικά πεδία, που παράγονται από τα ρεύματα που ρέουν μέσα και γύρω από τους νευρώνες.

Πάντως, αυτά τα σήματα των μαγνητικών πεδίων είναι εξαιρετικά ασθενή -- τυπικές τιμές μεταξύ 10^-14 και 10^-13 Tesla -- και επομένως εξουδετερώνονται εύκολα από το μαγνητικό θόρυβο του υποβάθρου. Αν και  υπάρχουν διάφορες τεχνικές για να μειώσουν αυτόν τον θόρυβο, κανένας από αυτούς δεν είναι καθ' ολοκληρία ικανοποιητικός, επειδή μπορούν επίσης να μειώσουν το μέγεθος των σημάτων που παράγονται από τον ίδιο τον εγκέφαλο.

Το κράνος που σχεδιάστηκε από την ομάδα του Los Alamos φτιάχνεται από ένα στρώμα υπεραγωγικού μολύβδου και τοποθετείται γύρω από τους αισθητήρες SQUID. Το κράνος χρειάζεται να διατηρείται σε θερμοκρασίες κάτω από 8 Kelvin -- με τη βοήθεια υγρού ηλίου -- γιατί τότε μόνο ο μόλυβδος είναι υπεραγωγικός.

Η συσκευή λειτουργεί με την αρχή ότι τα ρεύματα Meissner ρέουν στην επιφάνεια των υπεραγωγών στο κράνος. Αυτά τα ρεύματα δημιουργούν απωθούν τη μαγνητική ροή, επομένως αποτρέπουν οποιαδήποτε εξωτερικά μαγνητικά πεδία στο να διεισδύσουν μέσα στο κράνος. Επιπλέον, αντίθετα από τις προηγούμενες μεθόδους, το κράνος μπορεί να τοποθετηθεί κοντά στο κεφάλι χωρίς να επιδράσουν τα σήματα που παράγονται από τον εγκέφαλο.

Οι επιστήμονες έχουν εξετάσει ήδη το κράνος τους σε πραγματικούς ασθενείς και λένε ότι τα σήματα του παρασιτικού θόρυβου μπορούν να μειωθούν περισσότερο από έξι τάξεις μεγέθους, που το κάνουν το αποτελεσματικότερο σύστημα μέχρι σήμερα. Εντούτοις, η συσκευή πρέπει ακόμα να βελτιωθεί, επειδή τα επίπεδα του θορύβου είναι ακόμα σχετικά υψηλά γύρω από το γείσο (άκρη) του καπέλου.