Neurofeedback丨Cosas sobre el magnetismo cerebral (MEG)
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Artículo anterior [El pasado y el presente del neurofeedback ] sobre neurofeedback Después de una visión general, sabemos que según el tipo de señales de actividad cerebral, el neurofeedback se puede dividir en neurofeedback basado en electrofisiología y neurofeedback basado en hemodinámica.
El neurofeedback basado en métodos electrofisiológicos se puede dividir en neurofeedback basado en electroencefalograma (¿Electroencefalograma,?) neurofeedback y métodos de neurofeedback basados en electrocorticografía (ECoG).
En este número, nos centramos principalmente en la tecnología de magnetoencefalografía (MEG).
Qué es la magnetoencefalografía (MEG)
La magnetoencefalografía (MEG) es una nueva tecnología que mide las señales del campo magnético cerebral para localizar y evaluar áreas funcionales del cerebro, que tiene las características de no invasión. y no daña el cuerpo humano, y se ha utilizado en investigaciones funcionales y aplicaciones clínicas del cerebro humano.
Las bases fisiológicas de la monitorización por magnetoencefalografía de los campos electromagnéticos cerebrales
Cuando las neuronas se excitan, generan corrientes variables en el tiempo a través de la apertura y cierre de canales iónicos dentro y fuera de la membrana en general. , a través del nervio Los cambios de potencial producidos por la excitación de una sola neurona registrados por medios fisiológicos están en el nivel de decenas de milivoltios, y el débil campo magnético generado por ella es casi imposible de monitorear en el cuero cabelludo.
Por tanto, formar una señal monitorizable en un magnetoencefalograma requiere la superposición de un gran número de descargas neuronales.
Según modelos de computación neuronal y datos empíricos, aproximadamente entre 10.000 y 50.000 neuronas dispuestas uniformemente que se activan casi simultáneamente pueden producir una señal electromagnética que se puede monitorear macroscópicamente.
En la corteza cerebral humana, hay aproximadamente 100.000 células piramidales neuronales por milímetro cuadrado, con una media de miles de sinapsis por neurona. Al mismo tiempo, la mayoría de las neuronas de la corteza son perpendiculares a la superficie de la misma. la corteza, con consistencia de dirección local, que constituye la base fisiológica de las señales electromagnéticas cerebrales monitorizables macroscópicamente.
Al mismo tiempo, la permeabilidad magnética de todos los tejidos cerebrales, incluido el cráneo, es casi la misma, lo que significa que el cerebro es básicamente "transparente" a la propagación de campos magnéticos, lo que proporciona una casi El campo magnético cerebral en tiempo real sin pérdidas. La detección de señales neuronales proporciona un potente controlador.
Sin embargo, es muy difícil registrar estas señales neuromagnéticas casi sin pérdidas. La intensidad de un campo magnético cerebral típico fuera del cuero cabelludo es del orden de 10-100 pies (1 pie = 10-15 T), que es. aproximadamente una milmillonésima parte del campo magnético de la Tierra.
Cómo detectar y registrar señales magnéticas cerebrales extremadamente débiles en el contexto del campo magnético terrestre relativamente enorme y la interferencia dinámica de ondas electromagnéticas externas que fluctúan violentamente plantea un enorme desafío técnico para la humanidad.
El origen y desarrollo de la tecnología de magnetoencefalografía (MEG)
En 1819, el físico danés Hans Oersted descubrió la corriente eléctrica en un conductor. generarse en el espacio circundante.
En 1969, el Dr. Choen utilizó el dispositivo sensor SQUID (sensor de un solo canal) para completar la primera medición del campo magnético del cerebro humano en la sala de protección del campo magnético de su instituto.
En 1972, la revista estadounidense "Science" publicó el artículo del Dr. Choen titulado "Using Superconducting Magnetometers to Detect the Electrical Activity of the Brain", que revelaba el uso de tecnología superconductora para detectar el campo biomagnético del cerebro. Cerebro humano. Un capítulo de misterio.
En la década de 1880, con el desarrollo continuo de la tecnología informática y el desarrollo de la tecnología de software de aplicación, MEG pasó de un solo canal a un dispositivo sensor de 37 canales, y se utilizó para el diagnóstico de la epilepsia y algunos investigación sobre las funciones cerebrales.
En la década de 1890, se desarrolló con éxito un sistema de medición MEG multicanal para toda la cabeza, que podía recopilar señales del campo magnético cerebral de toda la cabeza en una sola medición.
Y se puede superponer e integrar con información de imágenes anatómicas como MRI o CT para formar el posicionamiento anatómico de las funciones cerebrales, reflejando con precisión el estado funcional instantáneo del campo magnético cerebral. Es fácil y rápido de usar, y puede usarse en neurociencia. , neurocirugía, epilepsia y neurología pediátrica El estudio de las enfermedades y otras ciencias clínicas.
A principios del siglo XXI, basándose en los logros técnicos del sistema MEG de cabeza completa, se desarrolló con éxito el instrumento MEG fetal, que puede detectar señales de campo magnético del cerebro, el corazón y otros órganos del feto. órganos, promoviendo aún más el desarrollo de MEG y sus aplicaciones.
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Componentes del sistema de neurofeedback basado en magnetoencefalografía
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Sistema de neurofeedback basado en magnetoencefalografía (MEG) El sistema de retroalimentación consta de cuatro componentes principales, a saber: ① Sistema de protección magnética: garantiza que la señal cerebral magnética no se vea interferida por campos magnéticos externos; ② Dispositivo de medición de magnetoencefalografía: compuesto principalmente por interferómetro cuántico superconductor y bobina de detección; ③ Sistema de estimulación: como dispositivo de estimulación de sonido, dispositivo de estimulación visual, etc.; ④Sistema integrado de procesamiento de información: compuesto principalmente por estaciones de trabajo de análisis.
La diferencia entre magnetoencefalografía y electroencefalografía
Aunque las fuentes de señal son las mismas, existen diferencias significativas en la composición y características de la señal entre electroencefalografía y magnetoencefalografía.
1. La magnetoencefalografía mide principalmente el campo magnético generado por las corrientes intracelulares, mientras que la electroencefalografía mide principalmente el potencial generado por las corrientes de volumen extracelular.
2. La magnetoencefalografía mide el campo magnético generado por las neuronas fuera del cráneo, que no se ve afectado por el cuero cabelludo, el cráneo y el líquido cefalorraquídeo, y su posicionamiento es preciso. La electroencefalografía mide la corriente que pasa a través del potencial desigual; Una vez atenuada la corriente, el cuero cabelludo, el cráneo y el líquido cefalorraquídeo se desvían debido a la diferente conductividad eléctrica de los tejidos mencionados anteriormente, lo que provoca un posicionamiento EEG inexacto.
3. La magnetoencefalografía es fácil de operar y no requiere electrodos.
4 Desde el punto de vista económico, el equipo de magnetoencefalografía es caro y los costos de examen son altos, mientras que la electroencefalografía es barata.
Investigación de aplicaciones de magnetoencefalografía
1. Investigación básica
MEG se puede utilizar para audición, visión, lenguaje, movimiento, procesamiento de información de células cerebrales y desarrollo del cerebro fetal. , investigación de la memoria, la inteligencia, el sueño y la psicología y muchos otros campos. Utilizando MEG se pueden analizar varias áreas de la corteza cerebral relacionadas con el procesamiento de información sensorial.
1. MEG puede localizar el centro auditivo, mostrar el tejido nervioso cerebral auditivo y medir el efecto de atención.
2. MEG también puede localizar claramente el centro visual y puede medir fácilmente el tejido nervioso cerebral asociado con la retina, así como las condiciones patológicas relacionadas, y puede evaluar la especificidad de su función visual.
3. MEG se puede utilizar para identificar áreas de la corteza cerebral que realizan el procesamiento del lenguaje, haciendo que el estudio del lenguaje y las áreas funcionales del cerebro sea más conveniente y profundo.
En la actualidad, MEG se ha utilizado en una serie de investigaciones en neurociencia cerebral, psiquiatría y psicología, proporcionando información para revelar la naturaleza del pensamiento y comprender por qué las personas se convierten en seres vivos con personalidad, sentimientos y pensamientos. enfoque de investigación muy eficaz.
2. Aplicación en medicina clínica
1. Posicionamiento de áreas funcionales cerebrales y objetivos quirúrgicos antes de la cirugía craneoencefálica.
Antes de la MEG, solo podía basarse en resonancia magnética. o Se estiman los resultados de exámenes de imágenes convencionales como la tomografía computarizada y la experiencia clínica. Cuando la lesión está estrechamente relacionada con el área funcional del cerebro o ha invadido el área funcional, la lesión a menudo causa desplazamiento o deformación de la estructura anatómica normal del cerebro. Es difícil determinar con precisión la ubicación del área funcional. basándose en exámenes de imágenes convencionales. Muchas enfermedades neurológicas no tienen anomalías estructurales obvias, por lo que es difícil identificar las lesiones mediante métodos de detección por imágenes.
2. Ubicación de las lesiones epilépticas
La epilepsia es una enfermedad que causa una disfunción cerebral temporal debido a la descarga anormal repetida de las neuronas cerebrales. En neurología ocupa el segundo lugar después de la enfermedad cerebrovascular. enfermedad más rebelde. Determinar si hay una o múltiples áreas localizadas que inducen ataques epilépticos, determinar la ubicación de estas áreas y determinar si estas áreas están cerca de áreas funcionales cerebrales importantes es muy importante para adoptar el plan quirúrgico correcto y lograr resultados de tratamiento satisfactorios.
Las investigaciones muestran que solo alrededor del 20 % de los pacientes sometidos a cirugía de epilepsia pueden diagnosticarse únicamente mediante datos de imágenes, mientras que el resto debe localizarse mediante imágenes de la función cerebral. Sólo entre el 30% y el 40% de los pacientes utilizan el rastreo EEG del cuero cabelludo para el posicionamiento. La confiabilidad es baja y no puede proporcionar suficiente información funcional y de posicionamiento para el tratamiento.
MEG puede detectar focos epilépticos con un diámetro inferior a 2 mm y puede posicionar su foco en resonancia magnética o tomografía computarizada para formar una imagen morfológica anatómica o funcional que integre las lesiones y áreas funcionales importantes del cerebro. proporciona un diagnóstico de posicionamiento preciso para el tratamiento quirúrgico de la epilepsia intratable, con una tasa de cumplimiento clínico de más del 80%.
3. Determinación del daño de la función cerebral
La MEG también se utiliza a menudo para determinar la neuropatología y el deterioro funcional, como la evaluación del trauma cerebral, la determinación del estado neurológico del paciente y la evaluación. de la eficacia de los fármacos neurológicos, etc.
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Referencias:
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Disposición/composición tipográfica: Shi Zi
Corrección: Hermana Miaojun, Ting Zhang
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