ЯМР с магнитно поле от 11,7 тесла показва мозъка по невероятен начин

Акценти

Френският научен институт СЕА показва за първи път поредица от изображения на човешки мозък, получени от Iseult. ЯМР скенерът е с магнитно поле от 11,7 тесла. Първото изображение е получено за четири минути. Успехът е резултат от над две десетилетия активна изследователска и развойна дейност по проекта Iseult, чиято задача е да създаде най-мощния ЯМР в света, който може да изобразява човешкия мозък, здрав или патологичен, с ниво на разделителна способност, непознато до момента.

Iseult

ЯМР скенерът Iseult е разположен на територията на Научния институт СЕА. Магнитното му поле е 11,7 тесла, магнитът тежи 132 тона, дължината му е 5 метра, толкова е и диаметърът му. Свръхпроводниците са с дължина 182 километра. Токът, който протича около намотката е 1500 ампера.

Магнитът е охладен до -271,35 градуса по Целзий с помощта на 7500 литра течен хелий. Бобината тежи 45 тона.

Централният отвор е с големина от 90 см.

За да се разбере защо го определят като най-мощното в света устройство, от екипа сравняват неговото магнитно поле, което е от 11,7 тесла, с това, което се използва от традиционните ЯМР в болниците, а то е между 1,5 и 3 тесла.

Голямото постижение е разделителната способност на изображенията. Определят я като впечатляваща – 0,2 mm хоризонтално и 1 mm дълбочина. Това е обем, еквивалентен на няколко хиляди неврона. За да бъде получен подобен резултат в болница, където се използва ЯМР с 1,5 или с 3 тесла, са нужни няколко часа, което не само е некомфортно за пациента, но и движенията му замъгляват картината.

Благодарение на фините разделителни способности става възможно да се получи достъп до информация за невроните, която преди е непостижима.

„Изключително горди сме да видим реализирането на проект, по който се работи 20 години“, споделя директорката на отдела за фундаментални изследвания на СЕА Ан-Изабел Етиенвр по време на първата демонстрация на скенера и пояснява, че силата на Френския изследователски институт е в това, че обединява мултидисциплинарни умения на едно място и мобилизира технологичното ноу-хау за свръхпроводящите магнити, създадено за други разработки на СЕА.

„Така невролози, лекари, физици и математици успяха заедно да разработят инструменти и модели, с които функционирането на нормалния и на патологичния мозък ще бъдат разбирани много по-добре. Значимо е и това, че ще се разширят границите на мозъчното изследване“, казва Ан-Изабел Етиенвр.

Почти 200 души стоят зад реализацията на проекта. Повечето от тях са от СЕА, но има и представители на академичната и на индустриалната общност. В осъществяването на идеята за изключително мощен ЯМР се включват и учени от Университета Фрайбург в Германия, които разработват нови технологии и методи за ултра високото поле на ЯМР.

>>>Установиха развитие на Алцхаймер след лечение преди десетилетия

Ръководителят на проекта Iseult и директор за изследванията в Института Никола Булант говори с огромна любов за творението на екипа. „Изображенията ни представят спиращи дъха детайли, които дава информация за анатомични подробности като вени или кортикални слоеве, които са недостижими при по-ниско магнитно поле“, казва ръководителят на проекта, който е категоричен, че с него „пред нас се разкрива един непознат свят и ние нямаме търпение да го изследваме. Нужни са ни още няколко години изследователска работа, за да доусъвършенстваме и подобрим методите, но и да гарантираме данни с възможно най-доброто качество.“

Получените изображения са десет пъти по-прецизни в сравнение с тези от обикновения ЯМР.

От Института уточняват, че първите проби в Iseult са на тикви и са направени през октомври 2021 г. Едва през последния месец започват изследванията на човешкия мозък благодарение на двадесет доброволци. Става дума за напълно здрави мъже и жени. В следващите месеци ще продължават наблюденията върху работата на мощната машина само със здрави хора. Едва по-късно в Iseult ще влязат за снимки на мозъка и хора с различни заболявания.

Как мощният Iseult ще подобри разбирането за заболяванията

Данните, които ще бъдат получени от Iseult ЯМР и разчетени от лекарите, ще имат приложение в медицинските изследвания.

От една страна изключително фината анатомична информация дава възможност за много по-точна диагноза и по-добро управление на невродегенеративни заболявания като болестите на Алцхаймер и Паркинсон.

>>>Проучване използва изкуствен интелект за скрининг на хората, изложени на най-голям риск от Алцхаймер

От друга страна обаче той ще улесни откриването на слаби сигнали.Например, на литий, който се използва за лечение на биполярно разстройство. Така става възможно да се оцени много точно разпределението му в мозъка и да се разбере ефективността му.

По-лесно ще бъдат откривани още и малките молекули, които участват активно в церебралния метаболизъм като глутамат и глюкоза, а този вид информация подпомага директно характеризирането на множество мозъчни патологии.

>>>Три протеина от комплекса PIDDosome играят важна роля за възникването на невродегенеративни заболявания

Френските учени подчертават колко важно е още и това, че вече става възможно да се разбере как човешкият мозък кодира умствените представи и ученето и да се открие какви са невронните сигнатури на състоянието на съзнанието.

Никола Булант обяснява, че до 2030 г. се насочват към изследване на невродегенеративните патологии и на заболявания като шизофренията и биполярното разстройство.