新的大脑扫描仪提供的图像将比市场上所有商业设备提供的图像分辨率更高,效果更好。通过在大脑中放置多个传感器,该设备可以在短时间内产生准确的图像,最终有助于诊断阿尔茨海默病和癫痫等疾病。
神经科学家约翰·加布里埃里说:“在未来几年,大脑成像可能是最有影响力的R&D项目,特别是因为西门子正在将其技术商业化。如果能获得更准确的大脑视图,人类将前进一大步。”
一般来说,医院医疗中心的核磁共振机通常有12个线圈,但正在研发的新设备有96个线圈,会在头皮上形成密集的排列。劳伦斯·沃尔德是马萨诸塞州总医院的生物物理学家。他的团队与西门子合作开发这种新设备。他说,“每个线圈只捕捉少量的大脑信息,因此需要在头皮上放置大量的小型探测器。”每个线圈测量脑组织结构中微小但高度精确的自旋信号,然后计算机将图像缝合在一起,形成高分辨率的大脑图像。
这些多通道设备为一些癫痫患者提供了帮助。在最初的研究中,神经学家在三分之二的癫痫患者中发现了异常。这些患者之前的脑部扫描显示“正常”,医生确定他们没有生病(其实他们是生病了,只是没有被检测出来)。新设备的发现使这些病人能够接受进一步的神经外科治疗。对于患者来说,早期发现症状对他们的治疗至关重要。
目前,科学家正在利用新技术研究老年痴呆症患者。沃尔德认为,在阿尔茨海默氏症等疾病中,无法根据图像做出基本诊断。“我们希望能够观察到大脑中更小的间隔,这将产生一些额外的诊断信息,并可能监测药物治疗的效果”。
怀疑患有阿尔茨海默病的患者可以进行核磁共振检查,以排除引起疾病症状的其他神经系统疾病。然而,最近的研究表明,细微的神经变化会增加患病风险。这些变化可能包括海马体(记忆的一个重要区域)和皮层(对记忆和高级认知功能很重要)的萎缩。检测这些变化需要长时间的扫描以产生高质量的数据,这在日常临床实践中是不可能的。哈佛医学院的神经科学家布拉德·迪克森(Brad Dickerson)说:“新技术有望改变这种限制。”同时,他也提醒,要实现新技术的日常临床使用,还需要几年时间。“我们正在迅速进入一个新的时代,然后我们可以根据这些数据来识别阿尔茨海默病的异常情况”。
新设备可能在功能磁共振成像(FMRI)中有重要应用。FMRI是一种使用MRI来测量大脑活跃部分快速和微小代谢变化的方法。FMRI可以显示大脑最活跃部分的血流量,这可以作为一种间接的活动测量方法,而标准的核磁共振成像只能跟踪大脑血流量的一种变化。FMRI技术通常用于控制具有特殊功能的脑组织的定位,例如控制语言和运动功能的区域。新设备的首次临床应用很可能与FMRI相同,它将用于神经外科的手术设计。邦迪说:“外科医生都想知道当他们切除一个脑肿瘤时,是否涉及语言和运动的功能区,越精确越好。”
新仪器也可能影响我们对大脑的基本理解。Gabrieli认为FMRI的空间分辨率有些有限。使用更高分辨率的图像,科学家可以确定认知功能各方面的神经学基础知识。加布里埃利表示,他愿意找出大脑深处的一些微小结构是否在情绪调节中发挥了重要作用,比如调节不同的情绪,比如恐惧和快乐。