Проект «МОН-МЭГ»



Рис 1. Прототип устройства фиксации МОН
с двумя подсоединенными сенсорами

Целью проекта является создание МЭГ системы, основанной на использовании магнитометров с оптической накачкой (МОН).

Традиционные системы МЭГ используют явление сверхпроводимости (магнитометры СКВИД). Подобные системы отличаются крайне высокой стоимостью и дороговизной обслуживания, связанной с необходимостью охлаждения сенсоров при помощи жидкого гелия. В 2017 г. началось мелкосерийное производство сверхчувствительных МОН, которые также могут использоваться для измерений МЭГ. Использование МОН, не требующих охлаждения до сверхнизких температур и обладающих сравнительно низкой стоимостью, может существенно удешевить технику МЭГ и сделать ее гораздо более доступной для широкого круга исследователей и медиков.

Кроме того, МОН имеют ряд достоинств, не связанных с ценой. Так, более близкое по сравнению со СКВИД расположение сенсора от электрического источника в коре головного мозга может увеличить чувствительность МОН-МЭГ установки. Небольшие физические размеры МОН (см. Рис. 1) предполагают возможность адаптивной фиксации сенсоров по отношению к размеру и/или форме головы. Небольшие размеры установки в целом позволяют уменьшить размеры магнитозащищенной комнаты (МЗК), что существенно снижает ее цену. В дополнение стоит отметить возможность изменения чувствительной оси магнитометров, позволяя регистрацию различных компонент вектора магнитной индукции, что теоретически может увеличить пространственное разрешение и устойчивость решения обратной задачи МЭГ – задачи локализации электрических источников в головном мозге, а также позволить регистрацию токов на извилинах, которые, как правило, существующими СКВИД-системами регистрируются не всегда.

Принципиальная возможность использования МОН в контексте МЭГ была показана в ряде работ, опубликованными несколькими группами (см. Boto 2017, Boto 2018, Borna 2017, Tierney 2018, Lin 2018, Zetter 2019, Borna 2020 и др.), а также проверенна МЭГ-группой Сколтеха (Рис. 2.)

Установки, показанные авторами приведенных публикаций являются, однако, лишь ранними прототипами и далеки от завершенности. Создание полноценной установки МЭГ требует дальнейших исследований оптимального количества и расположения сенсоров на голове, создания целостной экспериментальной методики МЭГ с использованием МОН, разработки математических алгоритмов предобработки и обработки данных МОН, ориентированных на использование МОН. В процессе работы над проектом предполагается создание законченного прототипа МОН-МЭГ, включающего в себя вышеперечисленное, а также всю необходимую экспериментальную инфраструктуру.

Для работы МОН используется эффект резонанса нулевого поля, предполагающий использование МЗК, развернутой в МЭГ-центре МГППУ, для создания среды с низким магнитным фоном. Кроме того, предполагается проведение аккуратного сравнительного анализа точности локализации источников с установленной в МЭГ-центре МГППУ МЭГ системой Elekta Neuromag. Указанный сравнительный анализ будет проведен в условиях реального когнитивного эксперимента в МЭГ-центре МГППУ.

Рис 2. Мю-ритмы, зарегистрированные при помощи сенсоров МОН