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Scanner portatile del cervello ampliato per comprendere l'intera testa
Un nuovo tipo di scanner cerebrale indossabile sta rivelando nuove possibilità per capire e diagnosticare le malattie mentali, dopo che la tecnologia è stata ampliata per scansionare tutto il cervello con precisione millimetrica.
Gli scienziati dell'Università di Nottingham hanno sviluppato nel 2018 il primo prototipo di una nuova generazione di scanner cerebrale, un dispositivo leggero che può essere indossato sulla testa come un cappello, e può eseguire la scansione del cervello, anche mentre un paziente si muove.
La loro ultima ricerca lo ha ora ampliato ad un dispositivo completamente funzionale a 49 canali che può essere usato per eseguire la scansione dell'intero cervello e monitorare i processi elettrofisiologici che sono implicati in una serie di problemi di salute mentale. I loro risultati sono stati pubblicati in Neuroimage.
Il professor Matt Brookes, autore senior dello studio, dice:
"Comprendere le malattie mentali resta una delle più grandi sfide per la scienza del 21° secolo. Dalle malattie infantili come l'autismo, alle malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, la salute del cervello umano tocca milioni di persone in tutto il ciclo di vita.
"In molti casi, anche immagini del cervello molto dettagliate, che mostrano come appare il cervello, non riescono a dirci tutto della sottostante patologia, e di conseguenza c'è un bisogno urgente di nuove tecnologie per misurare ciò che il cervello fa davvero nella salute e nella malattia".
Le cellule cerebrali operano e comunicano producendo correnti elettriche. Queste correnti generano campi magnetici molto piccoli che possono essere rilevati all'esterno della testa. I ricercatori usano la magneto-encefalografia (MEG) per mappare le funzioni cerebrali, misurando questi campi magnetici. Questo dà un quadro millisecondo-per-millisecondo di quali parti del cervello sono impegnate quando eseguiamo compiti diversi, come parlare o muoverci.
A differenza dei grandi scanner ingombranti dove i pazienti devono rimanere immobili, lo scanner indossabile permette al paziente di muoversi liberamente. Il primo prototipo di questo sistema prodotto nel 2018 aveva solo 13 sensori e poteva scansionare solo sezioni limitate del cervello. Ulteriori sviluppi nel 2019 hanno consentito le prime misurazioni nei bambini.
Il gruppo ha lavorato con Added Scientific di Nottingham per sviluppare un nuovo tipo di casco stampato in 3D, che è la chiave per il funzionamento del dispositivo a 49 canali. Il numero alto di canali implica che il sistema può essere usato per analizzare l'intero cervello. Può mostrare le aree del cervello che controllano il movimento della mano e la visione, individuate con precisione millimetrica.
Ryan Hill, primo autore di questo studio, dice:
"Anche se esiste un potenziale entusiasmante, l'OPM-MEG è una tecnologia nascente, che necessita ancora di notevole sviluppo. Anche se sono disponibili sistemi multicanale, la maggior parte delle dimostrazioni impiegano ancora un piccolo numero di sensori situati su regioni specifiche del cervello e l'introduzione di una matrice per l'intera testa è un importante passo avanti nel muovere questa tecnologia verso l'applicazione commerciale efficace".
Questo nuovo scanner a testa completa apre numerose nuove possibilità, come la scansione dei bambini (che è difficile tenere fermi) o la scansione di pazienti epilettici durante le crisi, per comprendere l'attività cerebrale anormale che genera queste convulsioni.
Il professor Brookes conclude:
“Il nostro gruppo di Nottingham, al fianco di partner della University College London, stanno ora portando avanti questa ricerca, non solo per capire meglio le funzioni del cervello, ma anche per commercializzare l'attrezzatura che abbiamo sviluppato. Alcuni componenti dello scanner sono già stati venduti, tramite partner industriali, ai laboratori di scansione del cervello in tutto il mondo. Si ritiene non solo che il nuovo scanner sia significativamente migliore di tutto ciò che esiste attualmente, ma anche che sarà molto più economico“.
Fonte: University of Nottingham (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Ryan Hill, Elena Boto, Molly Rea, Niall Holmes, James Leggett, Laurence Coles, Manolis Papastavrou, Sarah Everton, Benjamin Hunt, Dominic Sims, James Osborne, Vishal Shah, Richard Bowtell, Matthew Brookes. Multi-Channel Whole-Head OPM-MEG: Helmet Design and a Comparison with a Conventional System. NeuroImage, 29 May 2020, DOI
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