國外研發(fā)自行車頭盔穿戴式腦掃描系統(tǒng)，可進行兒童腦發(fā)育研究

　　英國諾丁漢大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)了一項神經(jīng)科學(xué)最新成果——一種自行車頭盔改造的穿戴式腦掃描系統(tǒng)。該設(shè)備可以讓兒童的腦掃描更簡單、更可靠，促進對整個生命周期的腦發(fā)育研究。

　　參與者使用自行車頭盔穿戴式腦掃描系統(tǒng)。

       腦磁圖是一種通過大腦產(chǎn)生的弱磁場測量腦部活動的技術(shù)，受檢者需要將頭部置于特別敏感的測定器中，儀器可測出顱腦的極微弱的腦磁波，再用記錄裝置把這種腦磁波記錄下來，形成圖形。這一類的腦掃描技術(shù)可以提供關(guān)于大腦功能的有用信息。

　　然而，大部分掃描儀都是根據(jù)成人進行優(yōu)化的，很難監(jiān)控嬰幼兒的腦活動。不僅頭部大小存在差異，兒童還比成人更好動，這會影響到最終的掃描質(zhì)量。

　　為了解決這個問題，在《自然通訊》上發(fā)表的一篇論文中，英國諾丁漢大學(xué)研究人員與牛津大學(xué)和UCL的研究人員合作，在自行車頭盔里安裝了一個可穿戴腦磁圖設(shè)備。研究團隊在頭盔上固定了一些小型輕便的傳感器，用于追蹤頭部運動，讓掃描質(zhì)量不會受到患者運動的影響。

　　同時，他們也在論文中展示了他們?nèi)绾瓮ㄟ^新穎的頭盔設(shè)計增強了突破性的磁腦電圖（MEG）技術(shù)，而且除了提供一種在整個生命周期內(nèi)測量健康大腦功能的新方法之外，它還為研究兒童的一系列神經(jīng)和心理健康狀況（包括癲癇和自閉癥）提供了機會。

      腦部掃描儀具有自行車頭盔設(shè)計，可簡化測量

　　一般來說，腦細(xì)胞通過產(chǎn)生電流來進行操作和通信，而電流又可以產(chǎn)生在頭部外部檢測到的微小磁場。研究人員使用MEG測量這些磁場來繪制大腦功能圖，這樣就可以實時顯示出在執(zhí)行不同任務(wù)時大腦的哪些部位處于活動狀態(tài)。

　　為了讓成人與兒童都能佩戴自行車頭盔，諾丁漢大學(xué)的研究團隊通過使用非常輕便的新型“量子”傳感器，將能大量減少頭盔的重量，其可以適應(yīng)任何頭部尺寸。因為新傳感器可以放置在非?？拷^部的位置，所以與傳統(tǒng)設(shè)備相比，它們可以拾取的信號量大大增加。研究人員還開發(fā)了特殊的電磁線圈，可以精確控制背景磁場，從而可以在個人自由移動時對其進行掃描。

　　研究人員補充說：“最初的原型掃描儀是定制的3D打印頭盔，換句話說，只有一個人可以使用它。它非常笨重，看上去很嚇人。在這里，我們想對其進行調(diào)整以便于兒童使用，這意味著我們必須設(shè)計出更輕巧、更舒適的設(shè)備，但仍需要與量子傳感器進行足夠的接觸才能從大腦接收信號，因此我們設(shè)計并構(gòu)建了一種新型的自行車頭盔樣式的設(shè)計，并且能夠可以成功地分析2歲和5歲孩子在日?；顒又械拇竽X活動。

　　測試中，他們用這個設(shè)備記錄了2歲和5歲幼童的大腦對外部接觸的反應(yīng)。兒童可以在家或騎車時佩戴一個同款頭盔，先習(xí)慣一下，從而減少實際掃描時的焦慮感。研究人員用該頭盔記錄了一名青少年打電子游戲時和一名24歲年輕人彈尤克里里時的腦活動，證明該頭盔可以調(diào)節(jié)適應(yīng)各種頭型和尺寸。

　　除了觀察兒童的大腦活動之外，研究人員還使用掃描儀檢查了學(xué)習(xí)樂器的成年人的大腦活動。這種情況提供了一種在有人從事自然任務(wù)時檢查大腦活動的方法。這對于常規(guī)的MEG設(shè)備是不可行的，因為彈奏樂器的動作需要頭部和手臂移動，而這在以前是不可能的。