脑磁图 (MEG) 是一种非侵入性功能成像技术,可在毫秒时间尺度上直接测量神经元活动。传统的 MEG 系统使用超导量子干涉装置 (SQUID),需要通过液氦实现非常低的温度。这导致高成本、环境影响和实验限制。新一代 MEG 传感器、光泵磁力计 (OPM) 正在出现。首先开发了基于碱的 OPM,具有良好的灵敏度和增加神经磁活动记录的信号功率的潜力。然而,它们需要加热、带宽有限且动态范围小,并且需要优化的屏蔽室。近日,MAG4Health开发了 4 He OPM-MEG系统,该系统在室温下运行,无明显散热,共振线宽大,动态范围大,频率带宽大。 MAG 4 Health 在灵敏度方面取得了长足进步, 4 He-OPM 现在在三个轴中的两个轴上达到了优于 45 fT/√Hz 的水平。
一项新研究使用体感和视觉刺激范例比较了传统的低温 SQUID-MEG 和新开发的可穿戴室温 4 He-OPM 传感器的性能。经典的 SQUID-MEG 记录是使用基于 275 SQUID 的轴向梯度仪 MEG 系统进行的。相比之下, 4 He-OPMs 传感器用于沿三个轴测量大脑磁场,动态范围为 ±250 nT。受试者坐在一个舒适的头戴式耳机中,该头戴式耳机为 4 He-OPM 传感器提供了 96 个可能的位置。对于体感实验,剩余的4个 4 He-OPM传感器位于体感区域周围的LC11、LC13、LC 31和LC33位置,而对于视觉实验,剩余的4个4He-OPM传感器位于LO11、主要视觉区域周围的 LO31、RO11 和 RO31 位置。信号以 11 kHz 采样。
结果表明,与 SQUID-MEG 相比, 4 He-OPM 传感器在获得的时间过程中表现出高度相似性,并且在整个人类振荡神经范围内拾取振荡大脑动力学的变化。然而,与 SQUID-MEG 相比,4He-OPM 传感器相对于基线的信号变化百分比较低,尤其是在较高的振荡(伽马)范围内,这可能是由于传感器布线引起的肌肉活动。该研究得出结论, 4 He-Opm 通过利用与大脑的较短距离,尽管灵敏度较低,但显示出与 SQUID-MEG 系统非常相似的结果。
Gutteling, T.P. et al. (2023) “A new generation of OPM for high dynamic and large bandwidth Meg: The 4He OPMs—first applications in healthy volunteers,” Sensors, 23(5), p. 2801. Available at: https://doi.org/10.3390/s23052801.
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