Ένα wearable κράνος βλέπει πως αναπτύσσεται ο εγκέφαλος των παιδιών

11

Βρετανοί επιστήμονες δείχνουν για πρώτη ότι μπορούν να παρακολουθήσουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου από πολύ μικρή ηλικία χρησιμοποιώντας έναν φορητό σαρωτή στον εγκέφαλο μικρών παιδιών, ο οποίος χαρτογραφεί την ηλεκτρική του δραστηριότητα.
Η εργασία ανοίγει νέες δυνατότητες στην παρακολούθηση του τρόπου με τον οποίο κρίσιμα αναπτυξιακά ορόσημα, όπως το περπάτημα και η ομιλία υποστηρίζονται από την αλλαγή της λειτουργίας του εγκεφάλου, αλλά και του πώς εμφανίζονται νευροαναπτυξιακές διαταραχές όπως ο αυτισμός.

Η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου του Νότιγχαμ, χρησιμοποίησε ένα νέο είδος φορητού σαρωτή μαγνητοεγκεφαλογραφίας (MEG) για να μετρήσει την ηλεκτροφυσιολογία του εγκεφάλου σε παιδιά ηλικίας έως δύο ετών. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο eLife.

Τα εγκεφαλικά κύτταρα λειτουργούν και επικοινωνούν παράγοντας ηλεκτρικά σήματα. Αυτά τα σήματα δημιουργούν μικροσκοπικά μαγνητικά πεδία που μπορούν να ανιχνευθούν έξω από το κεφάλι. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το νέο τους σύστημα για να μετρήσουν αυτά τα πεδία και μαθηματική μοντελοποίηση για να μετατρέψουν αυτά τα πεδία σε εικόνες υψηλής πιστότητας που δείχνουν, χιλιοστό προς χιλιοστό του δευτερολέπτου ποια μέρη του εγκεφάλου εμπλέκονται σε διάφορες λειτουργίες.

Ο φορητός σαρωτής εγκεφάλου βασίζεται στην κβαντική τεχνολογία και χρησιμοποιεί αισθητήρες τύπου LEGO – που ονομάζονται μαγνητόμετρα οπτικής άντλησης (optically pumped magnetometers (OPMs) – οι οποίοι ενσωματώνονται σε ένα ελαφρύ κράνος για τη μέτρηση των πεδίων που δημιουργούνται κατά την εγκεφαλική δραστηριότητα.

Ο μοναδικός σχεδιασμός σημαίνει ότι το σύστημα μπορεί να προσαρμοστεί ώστε να ταιριάζει στον εγκέφαλο παιδιών κάθε ηλικιακής ομάδας, από νήπια έως ενήλικες. Οι αισθητήρες μπορούν να τοποθετηθούν πολύ πιο κοντά στο κεφάλι, βελτιώνοντας την ποιότητα των δεδομένων.

Το σύστημα επιτρέπει επίσης στα παιδιά να κινούνται ενώ το φοράνε, καθιστώντας το ιδανικό για τη σάρωση εγκεφάλου παιδιών που δυσκολεύονται να παραμείνουν ακίνητα σε συμβατικούς σαρωτές.

Η μελέτη στην οποία συμμετείχαν 27 παιδιά (ηλικίας 2-13 ετών) και 26 ενήλικες (ηλικίας 21-34 ετών) εξέτασε ένα θεμελιώδες στοιχείο της εγκεφαλικής λειτουργίας που ονομάζεται «νευρική ταλάντωση» (ή εγκεφαλικά κύματα). Διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου είναι υπεύθυνες για διαφορετικές πτυχές της συμπεριφοράς τους και οι νευρικές ταλαντώσεις προάγουν την επικοινωνία μεταξύ αυτών των περιοχών.

Η ερευνητική ομάδα μέτρησε πώς αλλάζει αυτή η συνδεσιμότητα καθώς μεγαλώνουμε και πώς ο εγκέφαλός μας χρησιμοποιεί σύντομες, σημειακές εκρήξεις ηλεκτροφυσιολογικής δραστηριότητας για να αναστέλλει τα δίκτυα των περιοχών του εγκεφάλου και, κατά συνέπεια, να ελέγχει τα εισερχόμενα αισθητήρια ερεθίσματα.

«Η δουλειά μας είναι αφιερωμένη στη μελέτη της εγκεφαλικής λειτουργίας σε μικρά παιδιά με και χωρίς αυτισμό. Αυτή η μελέτη είναι η πρώτη που δείχνει ότι μπορούμε να παρακολουθούμε την ανάπτυξη του εγκεφάλου από πολύ μικρή ηλικία. Αυτό είναι εξαιρετικά συναρπαστικό για πιθανή μετάφρασή της σε κλινική έρευνα και σε εργασίες όπως αυτή που μας βοηθούν να κατανοήσουμε πώς αναπτύσσεται ο αυτισμός», λέει η παγκοσμίου φήμης νευροεπιστήμονας Δρ Margot Taylor και συγγραφέας της μελέτης, η οποία ηγείται της έρευνας για τον αυτισμό στο Τορόντο.

Το Πανεπιστήμιο Νότιγχαμ, από το 2020 έχει ξεκινήσει μια spin-out εταιρεία με την επωνυμία Cerca Magnetics για να εμπορευματοποιήσει τους σαρωτές OPM-MEG και τις σχετικές τεχνολογίες. Το wearable σύστημα έχει εγκατασταθεί σε πολλά ερευνητικά ιδρύματα υψηλού προφίλ σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένου του νοσοκομείου SickKids στο Τορόντο.

Οι ερευνητές εργάζονται τώρα για να επεκτείνουν τον όγκο των νευροαναπτυξιακών δεδομένων, τόσο για την υγιή όσο και για την άτυπη εγκεφαλική λειτουργία

Προσθέστε το δικό σας σχόλιο

Please enter your comment!
Please enter your name here

Captcha verification failed!
CAPTCHA user score failed. Please contact us!