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研究人員構建第一個模塊化量子大腦傳感器,記錄信號
來源:賽斯維傳感器網 發表于 2021/7/2

圖片來源:Pixabay/CC0 

蘇塞克斯大學的一組科學家首次構建了模塊化量子大腦掃描儀,并用它來記錄大腦信號。這是世界上第一次使用模塊化量子大腦傳感器檢測到大腦信號。對于所有從事量子大腦成像技術的研究人員來說,這是一個重要的里程碑,因為模塊化傳感器可以像樂高積木一樣按比例放大。該團隊還連接了兩個傳感器,如樂高積木,證明使用這種方法進行全腦掃描是觸手可及的 - 正如他們的論文所詳述,該論文今天以預印本形式發表。這對于目前來自美國的商用量子大腦傳感器來說是不可能的。


這些模塊化設備就像玩積木一樣工作,因為它們可以連接在一起。這開辟了使用量子技術進行全腦掃描的潛力,以及阿爾茨海默氏癥等神經退行性疾病的潛在進展。


該設備是在該大學的量子系統和設備實驗室建造的,它使用超靈敏的量子傳感器來拾取這些最微小的磁場以觀察大腦內部,從而繪制神經活動圖。


該團隊將傳感器應用于參與者頭皮的外部,靠近大腦的視覺皮層。他們要求參與者以 10-20 秒的間隔睜開和閉上眼睛,并且能夠檢測到信號。這是一個非常簡單的動作,但要從外部看到它發生在大腦內部,需要非常復雜的量子技術。


托馬斯·庫森斯博士 制造傳感器的薩塞克斯大學學生解釋說:


“我們的量子傳感器必須非常靈敏,才能捕捉到大腦中確實非常微弱的磁場。從上下文來看,大腦的磁場比冰箱磁鐵的磁場低一萬億倍。


“因為我們的設備迄今為止是獨一無二的,因為它是模塊化的——我們已經通過將兩個傳感器連接在一起展示了模塊化的工作——我們現在計劃通過建造更多的傳感器來擴大這個項目的規模,把它變成一個完整的大腦成像系統. 這可以在檢測和提供治療阿爾茨海默氏癥等神經退行性疾病方面取得重大進展。


“這是幾個月努力工作的結果,我很高興看到我們的第一個大腦信號使用我們自己的量子傳感器,完全由我們在薩塞克斯大學建造。”


蘇塞克斯大學蘇塞克斯大學蘇塞克斯量子研究項目主任兼實驗物理學家彼得克魯格教授解釋說:


“由于我們的傳感器在模塊化基礎上工作,我們現在將能夠對其進行擴展以創建更詳細的大腦或大腦部分圖像。使用當前可用的商業產品無法做到這一點。這種新傳感器薩塞克斯大學建造的量子傳感器為英國生產的量子傳感器打開了大門,這在更廣泛的英國量子技術領域非常重要。


“擁有這種傳感器是進一步跨學科研究的重要一步,涉及從意識科學家和工程師到神經科學家的研究人員,這非常符合我們在蘇塞克斯進行研究的精神。”


英國 Quantum Technology Hub Sensors and Timing 首席研究員 Kai Bongs 教授說:


“我們對蘇塞克斯大學 Hub 研究人員的這一突破性發展感到高興。這些成功大大有助于推動英國量子生態系統的發展,使我們更接近在臨床應用中利用量子傳感器技術,這將產生真正的社會影響. 在英國建立強大的量子大腦成像能力是我們合作的一個很好的例子。”


量子磁傳感器使用磁屏蔽內的光泵磁力計來減少環境磁場并確保它們不被檢測到。簡單來說,傳感器的工作原理是將蒸汽置于量子態,用激光束照射它,然后使用光電探測器查看通過了多少光。原子蒸氣如何與激光非常敏感地相互作用取決于磁場。大腦神經元中的微小電流會導致甚至在大腦外部產生非常小的磁場,而這正是傳感器接收到的。


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