L’imagerie cérébrale est en mouvement avec le développement de la numérisation portable

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Une nouvelle recherche a démontré, pour la première fois, qu’un scanner cérébral portable peut mesurer la fonction cérébrale pendant que les gens se tiennent debout et se promènent. Cette percée pourrait aider à mieux comprendre et diagnostiquer une gamme de problèmes neurologiques qui affectent le mouvement, y compris la maladie de Parkinson, les accidents vasculaires cérébraux et les commotions cérébrales.

Pour activer cette nouvelle technologie, des chercheurs de l’école de physique de l’Université de Nottingham ont développé une nouvelle conception de système de contrôle du champ magnétique. Cela permet un plus grand degré de mouvement du sujet que jamais auparavant. Les résultats ont été publiés dans NeuroImage.

Le système unique de scanner cérébral portable utilise de petits capteurs de la taille d’une brique LEGO – appelés magnétomètres à pompage optique (OPM) – pour mesurer les champs magnétiques générés par l’activité cellulaire dans le cerveau – une technique appelée magnétoencéphalographie, ou MEG. Ces capteurs sont intégrés dans un casque léger. La conception unique signifie que le système peut être adapté pour s’adapter à n’importe qui, des nouveau-nés aux adultes, et les capteurs peuvent être placés beaucoup plus près de la tête, améliorant considérablement la qualité des données. Il s’agit d’un changement radical par rapport aux scanners cérébraux conventionnels qui sont volumineux et fixes et obligent le patient à rester immobile pendant le balayage.

Cependant, les OPM doivent fonctionner à un champ magnétique précisément nul pour devenir suffisamment sensibles pour mesurer les signaux cérébraux, cela signifie qu’ils doivent être utilisés à l’intérieur d’une salle à blindage magnétique (MSR). Cette salle doit contenir des équipements supplémentaires permettant un contrôle précis des champs magnétiques à un niveau 50 000 fois inférieur au champ magnétique terrestre. Les solutions existantes à ce problème utilisaient des motifs de fil complexes pour générer des champs d’annulation sur de petites régions fixes. Cela permettait aux gens de bouger la tête en position assise, mais ne permettait pas de mouvement ambulatoire.

L’équipe de Nottingham a maintenant conçu un système de “bobines matricielles” formé de plusieurs bobines carrées simples. Les courants de bobine peuvent être reconfigurés en temps réel pour compenser les champs magnétiques sur une région mobile qui peut être placée de manière flexible dans les bobines, ce qui donne aux personnes une plus grande liberté de mouvement pendant un balayage.

Niall Holmes, chercheur à l’Université de Nottingham, a dirigé cette étude et a déclaré : “En utilisant les bobines matricielles pour permettre un plus grand mouvement, nous pouvons, pour la première fois, réaliser de nombreux scénarios de numérisation qui auraient été auparavant considérés comme impossibles, mais qui ont le potentiel d’élargir considérablement notre compréhension de ce qui se passe exactement dans le cerveau pendant le mouvement, le développement neurologique et une gamme de problèmes neurologiques.

Le professeur Matt Brookes dirige la recherche MEG à Nottingham et a déclaré : “Il y a à peine 5 ans, l’idée d’acquérir des images haute résolution de l’électrophysiologie du cerveau humain pendant que les gens se promènent dans une pièce aurait semblé relever de la science-fiction. La bobine matricielle en a fait un Les applications couvrent un vaste domaine, des questions neuroscientifiques de base comme comment les jeunes enfants apprennent à marcher, aux défis cliniques comme pourquoi les personnes âgées sont sujettes aux chutes. C’est incroyable de voir à quel point cette technologie est arrivée, et encore plus incroyable de imaginez où ça va.”

L’Université a lancé la société dérivée Cerca Magnetics en 2020 pour mettre sur le marché les systèmes de recherche OPM-MEG. Le système portable a été installé dans un certain nombre d’institutions de recherche à travers le monde, y compris le Young Epilepsy’s Health and Research Center au Royaume-Uni. L’équipe travaille actuellement à l’obtention de l’approbation clinique du système Cerca afin de le rapprocher de son utilisation en milieu clinique.

Niall ajoute : “Nous sommes ravis de travailler avec Cerca pour intégrer cette nouvelle conception de bobine dans les systèmes commerciaux et de voir quelles nouvelles études seront rendues possibles par notre travail.”

Le travail fait partie du programme britannique Quantum Technologies et a été financé par le Engineering and Physics Research Council aux côtés des National Institutes of Health et du Wellcome Trust.

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