Magnetoencefalografia: uno scanner a “casco” porta nuovi vantaggi

L’attività della corteccia cerebrale è associata a reazioni chimiche e quindi a spostamenti di ioni che generano correnti elettriche. La magnetoencefalografia (MEG) è una tecnica di imaging biomedico che permette di studiare le funzionalità cerebrali mediante la misura delle fluttuazioni dei deboli campi magnetici generati dalle correnti intracraniche. Nonostante la sua utilità clinica in ambito delle neuroscienze, questo metodo diagnostico è poco utilizzato per via della grandezza e del costo degli attuali macchinari.

In un articolo di Nature è stato presentato un nuovo scanner per MEG, che può essere indossato come un casco. Questo dispositivo ha il grande vantaggio di consentire ai pazienti di muoversi liberamente durante la scansione.

Gli attuali dispositivi per magnetoencefalografia

I sensori utilizzati per misurare il campo magnetico sono estremamente sensibili e sono in grado di funzionare solo in conduzioni di superconduttività, raggiunta a temperature prossime allo zero assoluto. Per raggiungere temperature così basse è necessaria un’ingombrante tecnologia di raffreddamento. Per questo motivo gli attuali dispositivi risultano particolarmente grandi e arrivano a pesare circa mezza tonnellata.

Con le odierne apparecchiature il paziente è costretto a rimanere immobile per tutta la durata dell’esame. Spostamenti di soli 5 mm possono infatti compromettere le immagini rendendole inutilizzabili. Questo comporta una certa difficoltà nell’ottenimento della mappatura cerebrale di soggetti che trovano difficile rimanere immobili, come bambini e pazienti con disturbi di movimento.

Una nuova generazione di dispositivi

Le sopracitate problematiche sono state risolte grazie alla realizzazione di un nuovo scanner nato dall’idea dei ricercatori del Sir Peter Mansfield Imaging Center (University of Nottingham) e del Wellcome Center for Human Neuroimaging (University College London). La soluzione consiste in un ridimensionando della tecnologia e nell’utilizzo di nuovi sensori “quantistici” che possono essere montati in un casco stampato in 3D.

Per permettere al nuovo scanner di funzionare, i ricercatori hanno dovuto ridurre di 50mila volte il campo magnetico terrestre attorno ad esso. A questo scopo il team ha ideato delle particolari bobine, che sono state posizionate all’interno della stanza in modo da circondare il paziente.

I vantaggi dello scanner a “casco”

Poiché i nuovi sensori risultano molto leggeri e sono in grado di funzionare a temperatura ambiente possono essere posizionati direttamente sulla superficie del cuoio capelluto. In questo modo i sensori sono molto più vicino al cervello e rendono possibile raccogliere una quantità maggiore di segnali.

Un altro vantaggio del nuovo scanner sta nel permette ai pazienti di muoversi durante la scansione. Questo ha concesso ai ricercatori di misurare l’attività cerebrale delle persone mentre queste compiono movimenti naturali come annuire, fare stretching, bere tè e giocare a ping-pong. I risultati ottenuti sono paragonabili a quelli dell’attuale stato dell’arte, anche quando i soggetti eseguono ampi movimenti della testa.

Inoltre, al contrario della precedente apparecchiatura che risultava a “taglia unica”, il nuovo scanner può essere realizzato per adattarsi a chiunque debba essere scansionato. Dopo il successo del prototipo, i ricercatori stanno attualmente lavorando per dare allo scanner l’aspetto di un casco da bicicletta, che sarà adatto sia per neonati e bambini che per adulti.

I ricercatori prevedono che questo nuovo tipo di scanner fornirà un aumento quadruplo della sensibilità negli adulti, aumentando potenzialmente fino a 15 o 20 volte nei neonati.

Rilevanza clinica

La speranza è che le caratteristiche del dispositivo possano portare ad un miglioramento della ricerca e del trattamento per i pazienti che non possono utilizzare i MEG fissi, come neonati, soggetti epilettici e pazienti con disturbi neurodegenerativi come il Parkinson. In questo modo non solo sarà possibile analizzare lo sviluppo sano del cervello nei bambini, ma sarà possibile gestire i disturbi neurofisiologici, neurodegenerativi e di salute mentale.