Оборудование

Магнитоэнцефалографическая установка Neuromag Vector View

Ключевым инструментом МЭГ-центра является магнитоэнцефалографическая установка «Neuromag Vector View» (Elekta Oy, Финляндия, 2008 г), которая имеет 306 высокочувствительных СКВИД-магнитометров для регистрации электромагнитной активности мозга. Установка включает усилители аналоговых сигналов и систему регистрации.

Магнитоэнцефалографическая установка имеет 4 интегрированных биполярных канала для регистрации электроокулограммы (ЭОГ), электрокардиограммы (ЭКГ) и электромиограммы (ЭМГ).

Возможность регистрации мозговой активности в сидячем и лежачем положениях испытуемого делает возможным ведение научной и клинической работы с участием как здоровых испытуемых, так и людей с ограниченными возможностями.

МЭГ-установка оснащена системой двусторонней аудиосвязи, используемой для поддержания взаимодействия с испытуемым во время эксперимента, и видеокамерами для непрерывного слежения за ходом исследования и видеозаписи.

Руководства:

• Техническое руководство
• Руководство пользователя
• Сбор данных
• Использование стимуляторов
• Настройка сенсоров

Магнитоэкранированная камера

Аппарат МЭГ размещён внутри двухслойной магнитоэкранированной комнаты «Ak3B» (Vacuum-schmelze GmbH, Германия, 2008 г), которая обеспечивает подавление внешних магнитных полей и делает возможной регистрацию электромагнитной активности мозга.

• Руководство по эксплуатации

В МЭГ-центре МГППУ имеется несколько систем для регистрации ЭЭГ, что позволяет выбрать оптимальное решение в зависимости от экспериментальной задачи.
В сочетании с другим оборудованием МЭГ-центра, таким как магнитоэнцефалограф, магнитометры с оптической накачкой, высокоточный МЭГ-совместимый айтрекер EyeLink 1000 Plus и др., электроэнцефалографы позволяют создавать разнообразные комплексы оборудования.
Для проведения ЭЭГ-исследований (не связанных с синхронной регистрацией ЭЭГ и МЭГ) МЭГ-центр оснащён отдельной заземлённой экранированной комнатой, специально сконструированной российскими специалистами.

Электроэнцефалограф “Нейровизор 136” с комплектом расширения

Приобретенный в 2021 году МЭГ-совместимый электроэнцефалограф “Нейровизор 136” (ООО “Медицинские Компьютерные Системы”, Россия, 2021 г) позволяет регистрировать до 128 каналов, а при использовании комплекта расширения до 256 каналов. Регистрация ЭЭГ возможна как отдельно, так и синхронно с регистрацией МЭГ-сигналов.

32-канальная система «ActiCHamp» для регистрации ЭЭГ, ЭКГ и ЭМГ

Система «ActiCHamp» (Brain Products GmbH, Германия, 2015 г) оснащена активными электродами, позволяющими значительно снизить уровень шума, и позволяет осуществлять регистрацию ЭЭГ как одновременно с МЭГ, так и отдельно от МЭГ.

40-канальная система “Неокортекс”

Электроэнцефалограф и аппаратно-программный комплекс “Неокортекс-Про” (ООО «Нейроботикс», Россия, 2015 г) позволяют осуществлять регистрацию и анализ ЭЭГ.

В 2021 году в МЭГ-центр приобретен комплект из 16 компактных высокотемпературных магнитометров с оптической накачкой QZFM Gen-3.0 (Quspin, США, 2021 г).

Высокотемпературные портативные квантовые магнитометры с оптической накачкой (МОН) – уникальная технология неинвазивного изучения мозга человека, появившаяся в последние годы и очень быстро набирающая популярность в мире. МОН не требуют охлаждения гелием и могут устанавливаться непосредственно на голову участника эксперимента. Это позволяет достичь особенно высокой точности локализации активных областей мозга и создает перспективы для создания портативных устройств магнитоэнцефалографии.

Для проведения исследований с использованием МОН МЭГ-центр МГППУ располагает магнитоэкранированной комнатой Ak3B, 3d-принтером для изготовления индивидуальных шлемов для установки магнитометров и других необходиых акссесуаров. Для создания моделей индивидуальных шлемов и других акссесуаров в 2022 году закуплен 3d-сканер Artec Eva с программным обеспечением Artec Studio 16.

Для отслеживания направления взора испытуемого, регистрации саккад и фиксаций, а также для регистрации изменений размера зрачка мы используем систему «EyeLink 1000 plus» (SR Research Ltd, Канада, 2014 г). Система позволяет проводить исследования глазодвигательного поведения как без измерения МЭГ, так и одновременно с регистрацией сигналов МЭГ.

PROPIxx Lite

Проектор PROPIxx Lite (VPixx Technologies Inc., Канада, 2021) отличается высокой частотой кадровой развертки (до 1440 Гц в режиме Grayscale и до 500 Гц в режиме RGB), что позволяет:
- избежать навязывания стандартной частоты кадров в мозговой активности;
- обеспечить более корректную иллюзию движения при предъявлении движущихся стимулов;
- осуществлять мечение частей зрительного стимула разной частотой (frequency tagging), необходимое для надежного контроля перемещения фокуса зрительного внимания (включая скрытое зрительное внимание, независимое от движений глаз)

Panasonic PT-D7700E-K

Для исследований, не требующих высокой частоты при подаче зрительных стимулов, может использоваться проектор «Panasonic PT-D7700E-K».

Для подачи слуховых стимулов (а также применима для визуальных стимулов) используется МЭГ-совместимая система презентации стимулов «NeuroScan STIM2» (Compumedics, США).

STIM2 полностью интегрирована с системой Cedrus StimTracker, которая использует фотоэлементы и детекцию порога слышимости для максимально точного определения момента подачи стимула.

В состав STIM2 входит 14 модулей, включая универсальный программируемый модуль управления экспериментами Gentask, редактор звуковых файлов и конвертер изображений. Остальные модули охватывают моторные, перцептивные, когнитивные, мнемонические функции и функции внимания, включая нейропсихологические тесты, такие как Stroop, Card Sorting и другие. Gentask позволяет разрабатывать и демонстрировать практически любые визуальные, аудиальные или комбинированные задания, а также записывать поведенческие реакции. Он применяется в исследованиях вызванных потенциалов (P300, N400, MMN, CNV) и тестах на запоминание изображений. Встроенные редакторы облегчают работу с аудиофайлами и графическими форматами (BMP, JPG, PNG, TIF), обеспечивая удобную подготовку стимульного материала.

Для электростимуляции медианного нерва мы используем два электростимулятора «Digitimer DS7A» (США).

Высоковольтный стимулятор Digitimer DS7A обеспечивает изолированную стимуляцию постоянным током 0–100 мА от источника напряжения до 400 В. 

DS7A имеет высокоточное управление длительностью импульса (от 50 мкс до 2 мс) и амплитудой (0-100 мА), а также включает внешние триггерные опции, либо через ножной/ручной переключатель, либо цифровой (совместимый с TTL) триггер. Это означает, что наряду с одиночными импульсами стимуляции DS7A может использоваться для повторяющихся стимуляционных приложений с частотами до 1 кГц (в зависимости от настроек тока и длительности импульса). 

Гипервентиляция является удобной моделью для изучения показателей баланса возбуждения-торможения, изучение которого важно в исследованиях РАС и других нейропсихических расстройств. При гипервентиляции уменьшение содержания СО₂ на выдохе соответствует увеличению концентрации СО₂ в крови (алкалозис). Поскольку эффект алкалозиса нелинеен,то содержание СО₂ на выдохе должно контролировать в ходе эксперимента. Для этих целей МЭГ-центр оснащен капнографом (BIOPAC Systems Inc., США, 2021).

Для проведения исследований с использованием высокотемпературных магнитометров необходимо изготовление индивидуальных шлемов. Такие шлемы должны обеспечивать соответствие форме головы конкретного участника исследования, а также позволять варьировать размещение магнитометров в зависимости от целей исследования.

МЭГ-центр оснащен FDM 3d-принтером Maestro Grand 2 (ООО «Шоу-Дизайн», Россия, 2021 г), обеспечивающим работу с широким перечнем материалов. Два экструдера позволяют осуществлять печать моделей сложной конфигурации.

• Руководство по использованию

В основе работы магнитоэнцефалографической системы «Neuromag Vectorview» лежит способность сенсоров, изготовленных из сверхпроводящих материалов, регистрировать слабые магнитные поля c поверхности головы испытуемого. Для бесперебойной работы сенсоры должны постоянно находиться в жидком гелии, обеспечивающем температуру среды, близкую к абсолютному нулю. Система рециркуляции гелия «ATL160» (Quantum Design Inc., США, 2015 г) сжижает испаряющийся гелий, что приводит к значительному сокращению объема расходов на поддержание системы в рабочем состоянии.

• Брошюра ATL – Магнитно-энцефалографическая система

• Система прямого восстановления для МЭГ

Для регистрации моторных ответов мы используем систему «932 fORP» (Current Designs, США), включающую в себя два четырёхкнопочных пульта и трекбол. Опто-электронный интерфейс 932 принимает оптические сигналы от ручных устройств в MR-среде и преобразует их в электронные сигналы для компьютера.

• Руководство по использованию

Также мы используем различные оптоволоконные приспособления, специально разработанные специалистами МЭГ-центра.

Для регистрации движений испытуемого мы используем трёхосевые акселерометры «iMEMS ADXL330» (Analog Devices, США). Прибор позволяет регистрировать ускорения до ±4 g по трём пространственным осям в аналоговом виде.

Aппаратно-программный комплекс связи «Бослаб БИ-012» позволяет проводить сеансы биоуправления, психофизиологической диагностики и различного рода тренингов. Принцип биологической обратной связи широко используется для коррекции ряда нарушений функционирования центральной нервной системы.

• Руководство пользователя

Коммерческое ПО

«MaxFilter 2.2» (Electa Neuromag, Финляндия, руководство пользователя) позволяет:

• удалять шум, исходящий от источников за пределами массива сенсоров;
• обнаруживать неисправные каналы;
• корректировать данные с учётом движений головы (при наличии непрерывного HPI-мониторинга);
• приводить данные к стандартному пространству (например, для совмещения данных между разными испытуемыми).

«Presentation» (Neurobehavioral Systems, США):

• для управления экспериментами: обеспечивает подачу аудиальных, визуальных и мультимодальных стимулов с точностью до субмиллисекунды.

Свободное ПО

FreeSurfer для обработки и анализа МРТ-данных:

• автоматическая сегментация и реконструкция коры головного мозга;
• создание трехмерных моделей анатомии мозга;
• анализировать толщину коры и проводить морфометрические исследования.

MNE-Python, Brainstorm для обработки и анализа МЭГ и ЭЭГ данных.

PsychoPy для создания поведенческих экспериментов.