大腦量子傳感器

高靈敏度的大腦量子傳感器在未來可以透過觀察大腦中的傳播信號速度來識別大腦疾病,如痴呆症、肌萎縮側索硬化症和帕金森氏症。薩塞克斯大學量子物理學家所領導的一篇論文研究結果近日發表在《科學報告》雜誌上。

該研究研發出量子掃描儀器來探測神經元放電時會產生的磁場,他們測量大腦中每刻的變化,追蹤信號在大腦中移動的速度,時間元素在此非常重要,這可以深入觀察大腦活動是否減慢,這種速度減慢的現象很可能是老年痴呆症或其他腦部疾病的徵兆。

人體大腦的生物標記

研究人員通過這種方式引入了一種新方法來發現人體大腦問題的生物標記。

薩塞克斯大學數學和物理科學學院的Aikaterini Gialopsou博士是這篇研究的作者,她說:「我們首次展示了量子傳感器可以在空間和時間方面產生高度精確的結果,雖然其他團隊已經展示了在大腦中定位信號的好處,但這是第一次證明量子傳感器在信號的時間方面也能如此準確。」「這對關注大腦疾病發展的醫生和患者來說意義重大。」

提高時間分辨率

這些量子傳感器被認為比腦電圖(EEG)或功能性磁振造影(fMRI)掃描器更為精確,部分原因是因這些傳感器可以更接近頭骨,意味著傳感器離大腦越近,不僅可以提高空間分辨率,還可以提高時間分辨率,而這種時間和空間精度的升級意義重大,因為它意味著大腦信號以其他類型傳感器無法達到的方式進行追蹤。

「正是量子技術使得這些傳感器如此精確。」薩塞克斯大學量子系統與設備實驗室負責人彼得·克魯格教授補充說:「傳感器含有一種銣原子氣體,雷射光束照射在原子上,當原子在磁場中發生變化時,它們會發出不同的光,而放射光的波動揭露了大腦磁場活動的變化,量子傳感器的精確度會落在幾毫秒內。」且大腦磁圖掃描儀不僅價格昂貴,體積還很龐大,在臨床實踐中使用都具有相當大的不便性,因此量子傳感器技術的發展對於讓掃描儀從高度受控的實驗室環境轉移到真實的臨床環境至關重要。」

圖片來源:UC Riverside

資料來源:University of Sussex(2021,NOV 18).Quantum brain sensors could be crucial in spotting dementia after scientists find they can track brain waves. Sciencedaily

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