Компания Siemens в сотрудничестве с учеными модифицировала МРТ-сканер мощностью 7 Тесла, установленный в Калифорнийском университете в Беркли, для улучшения пространственного разрешения при сканировании мозга. Для достижения более высокого разрешения были внедрены улучшенные градиентные катушки и более крупные приемные катушки, которые обнаруживают сигналы мозга, используя от 64 до 128 каналов (вместо стандартных 32). Комбинированные улучшения позволили получить более быстрый сбор данных в коре головного мозга. Это способствует повышению производительности сканера и улучшению качества изображений.
Градиентная катушка, используемая в перестроенном МРТ-сканере, чрезвычайно мощная и уникальна тем, что состоит из трех слоев проволочной обмотки. Она превосходит по производительности градиентные системы других современных сканеров 7Т в 10 раз. За счет разработанной градиентной катушки можно быстро включать и выключать градиентные импульсы за микросекунды. Это позволяет записывать сигналы очень быстро и использовать градиенты с более высокой амплитудой без стимуляции периферических нервов или сердца.
Ученые разработали новые последовательности импульсов градиента, которые хорошо согласованы между собой, чтобы использовать новую аппаратную технологию и достичь сверхвысокого разрешения в МРТ. Это позволяет измерять объемы вещества, составляющие значительно меньшую кубическую область, чем раньше — меньше 0,1 микролитра. Такое разрешение трехмерного изображения в 10 раз выше, чем у предыдущих фМРТ 7Т, и в 125 раз выше, чем у стандартных МРТ-сканеров 3Т, используемых в больницах для медицинской диагностики.
Стандартные МРТ-сканеры обладают разрешением 2-3 мм, что недостаточно для распознавания тонких корковых цепей диаметром 0,5 мм. Корковые цепи лежат в основе мышления и поведения. Новый сканер позволит нейробиологам изучать активность в тонких слоях серого вещества коры мозга, а также в столбчатых цепях. Это позволит точнее понять, как мозг воспринимает информацию. Кроме того, благодаря более высокому пространственному разрешению нейробиологи смогут отслеживать активность 850 отдельных нейронов в одном вокселе (3D-пикселе), в отличие от 600 тыс. нейронов, записываемых стандартными больничными МРТ-сканерами. То есть ученые смогут наблюдать активность в более мелком масштабе, что важно для изучения сложных схем и активности нейронных сетей в различных слоях коры головного мозга.
Улучшенное разрешение МРТ-сканера поможет нейробиологам изучать нейронные цепи в разных областях мозга и отслеживать сигналы, переходящие от одной области к другой. Это поможет лучше понять причины расстройств и заболеваний головного мозга. Например, технология поможет связать изменения, вызванные болезнью Альцгеймера, с физиологическими изменениями и памятью. Новый сканер также может способствовать более точной диагностике психических и неврологических расстройств и выбору эффективной терапии.
Сканеры мозга NexGen 7T изготавливаются по индивидуальному заказу на основе обычных сканеров 7T. Стоимость должна быть значительно ниже, чем $22 млн, необходимые для строительства 7T. Технология NexGen 7T будет распространяться компаниями Siemens и MR CoilTech Ltd.
