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Uma nova pesquisa demonstrou, pela primeira vez, que um scanner cerebral vestível pode medir a função cerebral enquanto as pessoas estão de pé e andando. Esta descoberta pode ajudar a entender e diagnosticar melhor uma série de problemas neurológicos que afetam o movimento, incluindo a doença de Parkinson, derrame e concussão.
Para habilitar esta nova tecnologia, pesquisadores da Escola de Física da Universidade de Nottingham desenvolveram um novo projeto de sistema de controle de campo magnético. Isso permite um grau muito maior de movimento do assunto do que jamais foi possível anteriormente. Os resultados foram publicados em NeuroImagem.
O sistema exclusivo de scanner cerebral vestível usa pequenos sensores do tamanho de tijolos LEGO – chamados magnetômetros de bombeamento óptico (OPMs) – para medir campos magnéticos gerados pela atividade celular no cérebro – uma técnica chamada Magnetoencefalografia, ou MEG. Esses sensores são incorporados a um capacete leve. O design exclusivo significa que o sistema pode ser adaptado para qualquer pessoa, de recém-nascidos a adultos, e os sensores podem ser colocados muito mais perto da cabeça, melhorando drasticamente a qualidade dos dados. Esta é uma mudança radical em relação aos scanners cerebrais convencionais que são grandes e fixos e exigem que o paciente fique muito quieto durante a digitalização.
No entanto, os OPMs devem operar em um campo magnético precisamente zero para se tornarem sensíveis o suficiente para medir sinais cerebrais, o que significa que eles devem ser operados dentro de uma sala blindada magneticamente (MSR). Esta sala deve conter equipamentos adicionais que permitam o controle preciso dos campos magnéticos em um nível 50.000 vezes menor que o campo magnético da Terra. As soluções existentes para esse problema usavam padrões de fios complexos para gerar campos de cancelamento em regiões pequenas e fixas. Isso permitia que as pessoas movessem a cabeça enquanto estavam sentadas, mas não permitia o movimento ambulatório.
A equipe de Nottingham agora projetou um sistema de ‘bobina de matriz’ formado por várias bobinas quadradas simples. As correntes da bobina podem ser reconfiguradas em tempo real para compensar os campos magnéticos em uma região móvel que pode ser colocada de forma flexível dentro das bobinas, dando um espaço muito maior para as pessoas se moverem durante uma varredura.
Niall Holmes, pesquisador da Universidade de Nottingham, liderou este estudo e disse: “Ao usar as bobinas da matriz para permitir maior movimento, podemos, pela primeira vez, realizar muitos cenários de digitalização que anteriormente seriam considerados impossíveis, mas que têm o potencial de expandir significativamente nossa compreensão de exatamente o que está acontecendo no cérebro durante o movimento, neurodesenvolvimento e em uma série de problemas neurológicos.”
O professor Matt Brookes lidera a pesquisa MEG em Nottingham e disse: “Apenas 5 anos atrás, a ideia de adquirir imagens de alta resolução da eletrofisiologia do cérebro humano enquanto as pessoas caminhavam por uma sala parecia algo da ficção científica. A bobina de matriz tornou isso um realidade! As aplicações abrangem uma área enorme, desde questões neurocientíficas básicas, como como as crianças aprendem a andar, até desafios clínicos como por que as pessoas mais velhas são propensas a cair. É incrível pensar até onde essa tecnologia chegou e ainda mais incrível imagine para onde está indo.”
A Universidade lançou a empresa spin-out Cerca Magnetics em 2020 para trazer os sistemas de pesquisa OPM-MEG para o mercado. O sistema vestível foi instalado em várias instituições de pesquisa em todo o mundo, incluindo o Young Epilepsy’s Health and Research Centre no Reino Unido. A equipe está atualmente trabalhando para obter a aprovação clínica do Sistema Cerca para aproximá-lo do uso em ambientes clínicos.
Niall acrescenta: “Estamos entusiasmados em trabalhar com a Cerca para incorporar esse novo design de bobina aos sistemas comerciais e ver quais novos estudos serão possibilitados por nosso trabalho”.
O trabalho faz parte do Programa de Tecnologias Quânticas do Reino Unido e foi financiado pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Física, juntamente com os Institutos Nacionais de Saúde e o Wellcome Trust.
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