磁腦電圖(meg)是一種功能強(qiáng)大的神經(jīng)成像技術(shù)，可提供有關(guān)腦電生理學(xué)的非侵入性窗口。傳統(tǒng)的meg系統(tǒng)基于低溫傳感器，它可
以檢測(cè)由神經(jīng)元組件中的同步電流產(chǎn)生的顱外小磁場(chǎng)，但是這種系統(tǒng)有基本的局限性。近年來(lái)，一種名為“光泵磁力儀”(opms)的量
子設(shè)備有望解除這些限制，提供一種適應(yīng)性強(qiáng)、可運(yùn)動(dòng)強(qiáng)健的、數(shù)據(jù)質(zhì)量更好、成本更低的磁圖儀。
基于quspin傳感器的50通道腦磁圖記錄儀陣列，在諾丁漢大學(xué)的彼得·曼斯菲爾德爵士影像中心已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)。該系統(tǒng)使用安
裝在頭皮上(使用類似eeg的柔性帽)的gen-2 qzfm來(lái)測(cè)量由流過(guò)神經(jīng)元組件的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。通過(guò)這種方式，它可以直接和非
侵入性地推斷人腦電生理學(xué)。該系統(tǒng)放置在的磁屏蔽室【如需磁屏蔽室可聯(lián)系昊量光電工程師】，這樣可以減少環(huán)境電磁干擾，并
限制靜電(地球)場(chǎng)。這種精確的磁場(chǎng)控制，加上輕便的安裝在頭皮上的傳感器和帽子，使meg測(cè)量成為可能，即使受試者在測(cè)量過(guò)
程中移動(dòng)(boto et al, nature, 2018)。
fig1：顯示了安裝在志愿者頭上的quspin零場(chǎng)磁力計(jì)陣列圖像
作為次演示該50通道的腦磁設(shè)備，我們采用了一個(gè)視覺眼肌運(yùn)動(dòng)的任務(wù)。研究人員向受試者展示了一個(gè)由同心圓組成的視覺刺激
圖形(稱為圓形光柵)。當(dāng)視覺刺激圖像在屏幕的同時(shí)，受試者被要求移動(dòng)他們的手指。共計(jì)進(jìn)行100次試驗(yàn)，每次試驗(yàn)持續(xù)7s，屏幕上
光柵顯示的時(shí)間為2.5到3s。在opm-meg數(shù)據(jù)采集之后，使用一種新開發(fā)的光學(xué)掃描技術(shù)測(cè)量了傳感器在頭皮上的位置和方向。對(duì)
opm放置的準(zhǔn)確了解允許使用波束形成器進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，以精確確定大腦中任何可測(cè)量的神經(jīng)磁作用起源。
圖2顯示了這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。左側(cè)面板顯示通過(guò)光學(xué)掃描確定的opm在頭皮上的位置。中間和右側(cè)面板分別顯示了被測(cè)大腦在視覺皮層
和運(yùn)動(dòng)皮層中功能。我們能夠測(cè)量高精度的meg數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表明呈現(xiàn)的視覺刺激引起了初級(jí)視覺皮層55-70 hz“伽馬”振蕩的增
加。同時(shí)，手指運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)過(guò)程中β振蕩的下降，緊隨刺激后，運(yùn)動(dòng)后的運(yùn)動(dòng)量增加至基線以上(稱為β反彈)。該β振蕩反應(yīng)被證明
為很好地定位于初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)皮層。
fig2：為50通道設(shè)備的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。左面板：數(shù)字化的opm在頭皮表面的位置。*面板：視覺刺激引起的55-70 hz“伽馬”振蕩。
右上方的圖顯示了一個(gè)時(shí)間頻率頻譜圖，其中x軸為時(shí)間，y軸為神經(jīng)振蕩的頻率。黃色顯示神經(jīng)振蕩增加，而藍(lán)色顯示減少。注意高
頻活動(dòng)。在大腦圖像中，突出顯示的區(qū)域表明該伽瑪活動(dòng)很好地映射到初級(jí)視覺皮層。右面板：等效時(shí)間頻率頻譜圖和用于β調(diào)制的功
能圖像。請(qǐng)注意，在任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，α(8-13 hz)和β(13-30 hz)振蕩幅度的損失均與手指移動(dòng)有關(guān)。圖像顯示，β調(diào)制位于初級(jí)
運(yùn)動(dòng)皮層。
這些實(shí)驗(yàn)是*運(yùn)用大型quspin磁力計(jì)陣列。結(jié)果表明，我們可以通過(guò)較高的傳感器數(shù)量獲得高保真度的神經(jīng)影像數(shù)據(jù)。將傳感器陣
列與磁屏蔽和新穎的線圈設(shè)計(jì)相結(jié)合，意味著受試者可以在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中移動(dòng)。此外，使用光學(xué)掃描可以確定傳感器位置，從而準(zhǔn)確
確定腦功能起源的位置，在這種情況下，可以在單個(gè)實(shí)驗(yàn)中定位到多個(gè)腦區(qū)域。這些初步結(jié)果是邁向全頭opm-meg設(shè)備的重要一
步。隨著適應(yīng)于任何頭部形狀的靈活性的提高，實(shí)現(xiàn)新穎實(shí)驗(yàn)范式的運(yùn)動(dòng)容差以及*質(zhì)量的數(shù)據(jù)，這為神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)新的
臺(tái)階。
references：
ryan m. hill1*, elena boto, molly rea, niall holmes, james leggett et al. multi-channel whole-head opm-meg: helmet
design and a comparison with a conventional system. 2020.
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