เซ็นเซอร์ควอนตัมสามารถช่วยตรวจจับภาวะสมองเสื่อมได้

เซ็นเซอร์ควอนตัมใหม่ที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Sussex ในสหราชอาณาจักรสามารถช่วยแพทย์ระบุโรคต่างๆ เช่น ภาวะสมองเสื่อม อัลไซเมอร์ และพาร์กินสัน โดยติดตามคลื่นสมองของผู้ป่วยและติดตามการเปลี่ยนแปลงความเร็วเมื่อเวลาผ่านไป เซ็นเซอร์ซึ่งใช้เทคนิคการสร้างภาพระบบประสาทแบบเรียลไทม์ที่มีความละเอียดสูงที่เรียกว่า ใช้อาร์เรย์ของอุปกรณ์ควอนตัมที่เรียกว่า 

ที่สูบด้วย

แสงเพื่อทำแผนที่สนามแม่เหล็กเล็กๆ ที่สร้างขึ้นเมื่อเซลล์ประสาทเข้ามา สมองจะส่งสัญญาณไฟฟ้าออกมา หากใช้เพื่อตรวจสอบผู้ป่วยในช่วงหลายเดือน นักวิจัยกล่าวว่าเซ็นเซอร์ใหม่สามารถระบุการลดลงของความเร็วในการส่งสัญญาณสมองที่อาจเกี่ยวข้องกับพยาธิสภาพ เทคนิคการสร้างภาพ

ระบบประสาทแบบไม่รุกรานได้พัฒนาขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ซึ่งช่วยขยายความรู้ของเราเกี่ยวกับการทำงานภายในของสมองอย่างมากโดยการให้ข้อมูลเกี่ยวกับการตอบสนองและกระบวนการของระบบประสาท การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าวิธีที่กระบวนการเหล่านี้

กระจายภายในสมอง และการเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่เชื่อถือได้สำหรับการทำงานของสมองที่ผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท หากแพทย์สามารถตรวจหาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำและมีความแม่นยำสูงเพียงพอ 

พวกเขาอาจคาดการณ์ได้ว่าโรคจะพัฒนาไปอย่างไร หรือผู้ป่วยจะตอบสนองต่อการรักษาอย่างไรปัญหาคือวิธีการทางคลินิกในปัจจุบันไม่สามารถแก้ไขสัญญาณสมองในอวกาศและเวลาพร้อมกันได้ ยกตัวอย่างเช่น สามารถทำแผนที่บริเวณสมองที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่สูง แต่ความละเอียดทางโลก

จะต่ำ (ประมาณ 1 วินาที) เนื่องจากวัดการเปลี่ยนแปลงของการไหลเวียนของเลือดในท้องถิ่น ซึ่งล้าหลังกว่าการทำงานของสมองด้วยไฟฟ้าอย่างมาก ตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าเหล่านี้โดยตรง และทำงานแบบเรียลไทม์ อย่างไรก็ตาม ความละเอียดเชิงพื้นที่ต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับคลื่นสมองความถี่สูง

การประเมิน

สัญญาณเยื่อหุ้มสมอง ตามหลักการแล้ว MEG นำเสนอสิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งสองโลก ทำให้สามารถวัดศักยภาพหลังการซินแน็ปติกของเซลล์สมองที่อยู่ด้านล่างพื้นผิวของหนังศีรษะได้แบบเรียลไทม์และมีความละเอียดเชิงพื้นที่สูง แท้จริงแล้ว งานวิจัยล่าสุดได้ใช้ MEG เพื่อประเมินสัญญาณเยื่อหุ้มสมอง

ผิดปกติในผู้ป่วยอัลไซเมอร์ พาร์กินสัน โรคออทิสติกสเปกตรัม และแม้แต่กรณีที่รุนแรงของโรคเครียดหลังเหตุการณ์สะเทือนใจข้อเสียคือต้องดำเนินการ MEG ในห้องที่มีการป้องกันด้วยสนามแม่เหล็กพิเศษเพื่อลดเสียงรบกวนจากสนามแม่เหล็กจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งมักจะมีลำดับความสำคัญสูง

กว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (ซึ่งอยู่ในช่วง) นอกจากนี้ ระบบ MEG ในปัจจุบันส่วนใหญ่ตรวจจับสนามขนาดเล็กเหล่านี้โดยใช้อุปกรณ์รบกวนควอนตัมตัวนำยิ่งยวด (SQUIDs) ซึ่งต้องใช้เครื่องทำความเย็นแช่แข็งขนาดใหญ่ ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถวางใกล้กับกะโหลกได้ ซึ่งเป็นการจำกัดความละเอียดเชิงพื้นที่

และเชิงเวลาของเครื่องสแกน MEG ที่ใช้ SQUIDในช่วงเปลี่ยนสหัสวรรษ นักวิจัยได้พัฒนาทางเลือกที่เรียกว่า เวอร์ชันที่ใช้ในการศึกษาปัจจุบันประกอบด้วยก๊าซของอะตอมของรูบิเดียมหัวหน้ากลุ่ม ที่ Sussexอธิบายว่าเมื่ออะตอมเหล่านี้ประสบกับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กในพื้นที่ 

พวกมันก็จะเปล่งแสงออกมาในลักษณะที่ต่างออกไป ดังนั้น เมื่อนักวิจัยส่องลำแสงเลเซอร์ไปที่อะตอม ความผันผวนของแสงที่ปล่อยออกมาจะเผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมแม่เหล็กในสมองดีกว่าในการติดตามสัญญาณสมองในผลงานชิ้นใหม่นี้ ครูเกอร์ นักศึกษาระดับปริญญาเอกและสมาชิกคนอื่นๆ 

ในทีมได้ใช้ OPM-MEG ของพวกเขาเพื่อบันทึกรูปแบบเชิงพื้นที่และชั่วขณะของสัญญาณประสาทในอาสาสมัครที่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่มองเห็น จากนั้นพวกเขาเปรียบเทียบรูปแบบเหล่านี้กับรูปแบบที่ได้รับ แบบเดิม ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์ใหม่นี้ติดตามสัญญาณสมองได้ดีกว่า

ทั้งในอวกาศ

และเวลา “เราค้นพบว่าเทคนิคการตรวจจับควอนตัมนี้สามารถรวมความละเอียดเชิงพื้นที่และเชิงเวลาได้สูง” พวกเขาอธิบาย “ในขณะที่เทคนิคก่อนหน้านี้สามารถค้นหาสัญญาณในสมองได้ แต่เทคนิคนี้เป็นครั้งแรกที่บันทึกจังหวะเวลาของสัญญาณสมองได้อย่างแม่นยำ”กล่าวว่าเซ็นเซอร์ควอนตัมใหม่

มีความแม่นยำในระดับมิลลิวินาทีและมีความละเอียดเชิงพื้นที่เพียงมิลลิเมตร ตอนนี้เขาและเพื่อนร่วมงานมีเป้าหมายที่จะปรับปรุงคุณภาพของภาพให้ดียิ่งขึ้นไปอีกโดยการเพิ่มจำนวนเซ็นเซอร์ในสแกนเนอร์ ในขณะนี้ทำได้โดยการบีบเซ็นเซอร์แต่ละตัวเข้ามาใกล้กัน อธิบาย แม้ว่าวิธีการนี้จะตรงไปตรงมา 

แต่ก็ถึงขีดจำกัดอย่างรวดเร็วเนื่องจากการพูดคุยข้ามระหว่างเซ็นเซอร์ ความร้อนสูงเกินไป และความยากลำบากอื่นๆ ในการปรับขนาดเซ็นเซอร์แต่ละตัวเป็นอาร์เรย์การถ่ายภาพทั้งหมด “เรากำลังแก้ไขปัญหานี้ด้วยวิธีการที่แตกต่างออกไปโดยพื้นฐานโดยการรวมอาร์เรย์ความหนาแน่นสูงของเซ็นเซอร์ 

โดยใช้เทคนิคการสร้างไมโครแฟบริเคชันมาตรฐานและทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน” เธอกล่าว. “อาร์เรย์โมดูลาร์ตัวแรกที่พัฒนาขึ้นในกลุ่มของเราสามารถกำหนดค่าใหม่ได้ง่าย ทำให้สามารถสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของแผนการตรวจจับแบบใหม่และเพิ่มประสิทธิภาพของส่วนประกอบเซ็นเซอร์และระบบควบคุม”

การวัดควอนตัมบางส่วนที่สังเกตได้สามารถเพิ่มพลังงานเฉลี่ยของระบบได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นในกรณีเฉพาะ กล่าวคือในกรณีที่ตัวดำเนินการควอนตัม (ซึ่งฉายค่าจากฟังก์ชั่นคลื่นสำหรับสิ่งที่สังเกตได้) ไม่ได้สลับกับตัวดำเนินการพลังงานของระบบ หรือที่เรียกว่าแฮมิลโทเนียน หรืออีกนัยหนึ่งคือ ตัวสังเกตได้และ พลังงานเป็นตัวแปรผันเช่นตำแหน่งและโมเมนตัม

credit: coachwebsitelogin.com assistancedogsamerica.com blogsbymandy.com blogsdeescalada.com montblanc–pens.com getthehellawayfromsalliemae.com phtwitter.com shoporsellgold.com unastanzatuttaperte.com servingversusselling.com