大脑扫描仪，研究人员打造可穿戴便携大脑扫描仪

大脑扫描仪，研究人员打造可穿戴便携大脑扫描仪分别使用穿戴式和传统式 MEG 测量抬起手指时的大脑活动，Bowtell 和同事对比了两者的测量结果——两种机器的表现不分伯仲。为了消除干扰扫描的地球磁场，研究人员打造了一套双平面电磁线圈。这些线圈产生与地球磁场相同和相反的磁场，从而抵消干扰。线圈贴近用户，创建了一个小型的磁场屏蔽空间，使得用户在扫描过程中可以移动。实验在磁场屏蔽室内进行，进一步抵消了额外的干扰磁场。当然，前提是人们要忍受该装置的古怪外观——这头盔看起来像是“歌剧魅影”里面的假面道具。图丨为不同用户打造的头盔该系统为用户“量头定制”，3D 打印的头部模型能够紧贴头皮和脸部。小型量子传感器，即光泵磁力仪（OPM）锁定在大脑目标区域的上方，它们负责感应大脑的磁场。

已有的脑部扫描仪，比如功能性磁共振成像仪器等设备，是固定式的。而《自然》期刊中描述的这台设备将让科学家们在研究大脑功能时摆脱固定式设备的限制。

诺丁汉大学和英国伦敦大学学院的研究人员将脑磁图 (MEG) 模块缩小到了角斗士头盔的大小，因此将能够绘制难以保持静止的人们的脑部图像，例如婴儿，儿童和有运动障碍的人。

图丨新型扫描仪像是科幻（恐怖）电影中的头盔

“这是一大进步，这项技术为这种类型的大脑扫描开辟了新的天地。”南非基桑迪亚国家实验室的物理学家 Peter Schwindt 说。

当然，前提是人们要忍受该装置的古怪外观——这头盔看起来像是“歌剧魅影”里面的假面道具。

图丨为不同用户打造的头盔

该系统为用户“量头定制”，3D 打印的头部模型能够紧贴头皮和脸部。小型量子传感器，即光泵磁力仪（OPM）锁定在大脑目标区域的上方，它们负责感应大脑的磁场。

为了消除干扰扫描的地球磁场，研究人员打造了一套双平面电磁线圈。这些线圈产生与地球磁场相同和相反的磁场，从而抵消干扰。线圈贴近用户，创建了一个小型的磁场屏蔽空间，使得用户在扫描过程中可以移动。实验在磁场屏蔽室内进行，进一步抵消了额外的干扰磁场。

分别使用穿戴式和传统式 MEG 测量抬起手指时的大脑活动，Bowtell 和同事对比了两者的测量结果——两种机器的表现不分伯仲。

然后，研究小组记录了，受试者在进行不同头部运动时的大脑活动，例如用球拍颠球或者喝水时。

现在的实验原型存在很大的局限性，用户的头部不能移动到屏蔽空间之外，这个空间大概有 40x40x40 立方厘米大小。“受试者的活动范围受到空间体积限制，显然他们不能站起来走动，”Schwindt 说。“想要实现完全自然的运动，还有很长的路要走。”

Bowtell 说他的团队正在攻克这个问题。下一次的更新换代，小组的目标是，将干扰磁场消除线圈集成到房间的墙壁中，从而允许受试者来回走动。

包括 Schwindt 团队在内的几支研究团队，一直在开发用于 MEG 成像的量子传感器，尤其是 OPM。OPM 改进了 MEG 成像，因为它们不需要进行低温冷却，就像传统 MEG 扫描仪中的超导技术一样。这样可以将 OPM 传感器紧贴在头上，提高记录的数据的质量。

尽管 OPM 传感器有所改进，但对象必须在扫描期间保持不动。Schwindt 表示，“大多数人都采取这种方法来保持传感器不动。英国团队既应用了 OPM 技术，又允许受试者移动，这可能是首创。”

当然，打造便携式大脑记录和成像设备的想法并不新鲜。研究人员已成功发明了穿戴式脑电图扫描仪（EEG），甚至使用这些设备记录了蹦极时的大脑电活动。脑电图能够测量头皮的电压，反映出大脑中的电压。但是很难用脑电设备查明大脑内活跃的区域—MEG 可以做到。

研究人员还利用功能性近红外光谱技术（fNIRS），开发了穿戴式脑部扫描仪。一个研究小组使用该技术创造了一个大脑和计算机的接口系统。在 fNIRS 中，血氧变化利用光作为神经活动的间接指标。“但是与脑电图技术一样，它不容易确定大脑内部活跃的区域，”Bowtell 说。

穿戴式 MEG 可以在携带式场景中满足这种特殊性。Schwindt 说，“我非常感兴趣，想知道这项技术具备多大的潜力，换句话说，扫描过程中允许移动多少。”

假如这个头盔最终没能用于研究领域，那么在好莱坞电影中，或许也有它的一席之地。