Магнитоэнцефалография

загрузка...

МозгМагнитоэнцефалография

Магнитоэнцефалография (МЭГ) – это измерение магнитных полей, созданных электрической активностью в мозге, проводимое, как правило, вне черепа. Физический принцип магнитоэнцефалографии основан на наблюдении Г. X. Эрстеда в 1820 г. того, что электрический ток в проводе будет создавать вокруг него окружающее циклическое магнитное поле.

Испытуемых помещают в сканер, который имеет большой набор экранированных датчиков. Сам сигнал возникает от сетевого эффекта в дендритах нейронов во время синаптической передачи и во внеклеточном пространстве как обратные токи {внизу). Потенциалы действия не вызывают воспринимаемые поля, так как токи, вызываемые потенциалами действия, текут в обратном направлении и магнитные поля взаимно уничтожаются. 

Магнитоэнцефалография и ее анализ

Исследование мозгаЛевая вставка: магнитные поля вследствие болезненной (эпидермальной) стимуляции, где (а) зарегистрированные данные, (б) и (в) остаточные магнитные поля, полученные вследствие фильтрации сигналов соматосенсорных процессов из зарегистрированных данных. Две нижние линии показывают временное развитие силы источника во время болезненной стимуляции. Правая вставка: информация о локализации МЭГ-данных, наложенная на изображения МРТ.

Нейроны, расположенные на поверхности и в основании борозд, имеют ориентацию, которая вызывает магнитные поля с минимальным градиентом вне черепа и, следовательно, нерегистрируемые. Но отклонение радиального направления выпуклых источников на 10-20° может быть достаточным для получения различимых сигналов. Поэтому вполне вероятно, что выпуклые источники вблизи черепа, а значит и около регистрирующего аппарата, вносят основной вклад в МЭГ-сигнал.

Магнитный сигнал, испускаемый работающим мозгом, чрезвычайно мал, несколько фемтотесла (17 фТл = 10~15 Тл). Следовательно, должны использоваться чрезвычайно чувствительные и дорогие приборы, такие как сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство СКВИД (SQUID, Superconducting Quantum Interference Device).

СКВИД является ультрачувствительным прибором для определения магнитного потока. Он действует как преобразователь ток-напряжение и обеспечивает систему достаточной точностью для определения нейромагнитных сигналов. Для того чтобы регистрировать такие слабые магнитные поля, необходимо экранировать все внешние магнитные сигналы, включая магнитное поле Земли.

Подходящая магнито-экранированная комната может быть создана из мю-металла (никелевого сплава), который обладает способностью отражать высокочастотный шум, в то время как алгоритмы подавления помех уменьшают низкочастотные синфазные помехи. С достаточным экранированием СКВИД становится преобразователем ток-напряжение с низким уровнем помех и высоким коэффициентом усиления, обладающим достаточной чувствительностью для регистрации нейромагнитных сигналов, достигающих всего лишь нескольких фемтотесла.

Первые регистрации магнитных ритмов мозга были проведены около 40 лет назад с применением магнитометра и индукционной катушкой в экранированной комнате (Cohen, 1968). Современные системы содержат до 300 каналов СКВИД, расположенных вокруг головы и имеющих уровень шума около 5-7 фТл. Эти параметры можно сравнить с общим магнитным полем мозга, достигающим от 100 до 1000 фТл.

Истории наших читателей

загрузка...

Анализ данных магнитоэнцефалографии

Основная техническая трудность магнитоэнцефалографии (МЭГ) заключается в том, что проблема определения изменений в мозге, исходя из измерений магнитного поля вне головы («обратная проблема»), не имеет, по существу, единого решения. Проблема поиска наилучшего решения является объектом интенсивных исследований в настоящее время.

СЕНСАЦИЯ! Врачи ошарашены! АЛКОГОЛИЗМ уходит НАВСЕГДА! Нужно всего лишь каждый день после еды... Читайте далее-->

Адекватное решение может быть получено с использованием моделей, основанных на первоначальных знаниях активности мозга и характеристик головы, а также с использованием алгоритмов по локализации. Некоторые исследователи считают, что более сложные, но реалистичные модели источников и мозга увеличивают качество решения.

Однако они также увеличивают возможность локальных минимумов и, потенциально, ухудшают числовые свойства системы, тем самым, увеличивая эффекты от ошибок модели. Многие эксперименты используют простые модели, уменьшая возможные ошибки в источниках и снижая время вычисления при поиске решений.

загрузка...

Алгоритмы по локализации используют данные модели об источнике и строении мозга для поиска вероятного расположения генератора локального поля. Альтернативная методика заключается в выполнении сначала независимого компонентного анализа для того, чтобы выделить отдельные источники, а затем производится локализация каждого источника по отдельности. Показано, что этот метод уменьшает соотношение сигнал-шум в данных, правильно разделяя не нейронные источники шума от нейронных источников, и дает обещающие результаты по изолированию очаговых нейронных источников.

Наши читатели рекомендуют!

Наша постоянная читательница поделилась действенным методом, который избавил ее мужа от АЛКОГОЛИЗМА. Казалось, что уже ничего не поможет, было несколько кодирований, лечение в диспансере, ничего не помогало. Помог действенный метод, который порекомендовала Елена Малышева. ДЕЙСТВЕННЫЙ МЕТОД

В основном алгоритмы локализации действуют по принципу последовательного уточнения. Система инициируется первым предположением.

Далее запускается цепь, в которой используется модель для генерации магнитного поля, которое должно возникнуть из предположения, и это предположение изменяется для уменьшения различий между данным вычисленным полем и реально зарегистрированным полем. Этот процесс повторяют до тех пор, пока не достигнуто схождение вычисленного и измеренного полей.

Другой подход основан на отрицании обратной проблемы и использует оценочный алгоритм для локализации источников. Одним вариантом такого подхода служат технологии второго порядка, названные магнитометрия синтезированной апертуры (SAM, synthetic aperture magnitometry), которая использует линейное взвешивание каналов сенсора для фокусировки луча на данном положении источника.

Этот подход, еще известный как «beam forming» (лучеобразующий), имеет некоторые преимущества над более традиционными технологиями локализации источников, так как большинство источников в мозге распределены и не могут быть описаны точечным положением, таким как диполь тока.

Решение затем накладывается на MPT-изображения для получения изображений магнитных источников (ИМИ). Два набора данных соединяются при помощи определения контрольных точек, отмеченных при магниторезонансной томографии (МРТ) липидными маркерами и отмеченных во время магнитоэнцефалографии (МЭГ) электрическими катушками, которые испускают магнитное поле. Локализация этих контрольных точек затем используется для создания координатной сетки, чтобы наложение («одновременная регистрация») функциональной МЭГ на результаты структурной МРТ стало возможным.

Критика использования этого метода в клинической практике заключается в том, что цветные области с четкой границей накладываются на МРТ-изображения: неспециалист может не понять, что цвета отражают не определенную физиологическую структуру из-за относительно низкой пространственной разрешающей способности МЭГ, а, в значительной степени, облако вероятностного расположения на основе статистических вычислений. Но, когда изображения магнитных источников подтверждают другие результаты, они могут иметь клиническое применение.

Взаимосвязь магнитоэнцефалографии с другими методами регистрации

Магнитоэнцефалография (МЭГ) развивается с начала 1970-х гг., но только в настоящее время этот метод получил значительное развитие благодаря современным достижениям в вычислительных алгоритмах и техническом обеспечении и имеет хорошее пространственное разрешение и невероятно высокое временное разрешение. Так как МЭГ измеряет напрямую активность нейронов, ее временное разрешение сопоставимо с регистрацией нейронов внутричерепными электродами.

Преимущества магнитоэнцефалографии дополняют таковые других методов измерения активности мозга, как электороэнцефалография (ЭЭГ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), чьи положительные стороны, в свою очередь, дополняют МЭГ. Необходимо отметить важные преимущества МЭГ, которые заключаются в том, что биосигналы, которые она измеряет, не распределены по черепу, как в ЭЭГ (кроме случаев наличия металлических имплантов), кроме того, этот метод совершенно неинвазивен по сравнению с ПЭТ.

В исследовательских работах МЭГ в основном применяют для определения динамики активности, так как она не может быть измерена при помощи фМРТ. Вследствие различных технологических и методологических трудностей при локализации источников с помощью МЭГ, она играет вторую роль при создании функциональных карт коры мозга человека, так как подтверждение предложенных карт требовало бы применения других методов, прежде чем карты будут признаны научным сообществом.

В клинике применение магнитоэнцефалографию до настоящего времени ограничивалось особыми случаями по выявлению и локализации эпилептических источников у пациентов с эпилепсией и по локализации корковой патологии при планировании операций у пациентов с мозговыми опухолями или инкурабельной эпилепсией.

Физиологическая основа нейровизуализации сигнала заключается в сопряжении между локальной корковой активацией и кровотоком, и, далее разобщении между током и потреблением кислорода во время активации. Если говорить простыми словами, то увеличение активации мозговой ткани ведет к увеличению интенсивности кровообращения, которое может быть измерено ПЭТ. Повышение интенсивности кровотока значительно превышает увеличение потребления кислорода, так что концентрация дезоксигемоглобина уменьшается. Это локальное снижение концентрации дезоксигемоглобина и лежит в основе сигнала фМРТ.

Вылечить алкоголизм невозможно???

  • Испробовано множество способов, но ничего не помогает?
  • Очередное кодирование оказалось неэффективным?
  • Алкоголизм разрушает вашу семью?

Не отчаивайтесь, найдено эффективное средство он алкоголизма. Клинически доказанный эффект, наши читатели испробовали на себе ... Читать далее>>

Оставить комментарий

загрузка...