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Chercheurs d'Uc Berkeley pour développer le balayeur neuf de cerveau de l'ultra-haut-définition IRM

L'imagerie par résonance magnétique Fonctionnelle, ou le fMRI, a transformé notre avis sur le cerveau, permettant à des chercheurs d'indiquer exactement des zones associées avec tout de la dépression et de la démence à jouer aux échecs et à s'engager dans le sexe.

Sa limitation principale, cependant, est définition : Même les balayeurs les plus puissants, utilisant les 7 à 10 aimants intenses de Tesla (7T à 10T), peuvent souvent seulement localiser l'activité dans une région mesurant plusieurs mm d'un côté - la taille d'une texture du riz - qui comporte environ 100.000 différents neurones faisant un grand choix de différentes choses.

Pour changer de plan dedans sur de plus petits groupes de neurones, l'Université de Californie, chercheurs de Berkeley reimagined des techniques et des instruments de fMRI pour amplifier la définition par un facteur de 20. Ils emploieront une concession Initiatique du CERVEAU $13,43 millions neuf des Instituts de la Santé Nationaux pour établir le NexGen 7T d'ici 2019 pour fournir les images les plus de haute résolution du cerveau jamais obtenu, capables concentrer sur une région la taille d'un clou de girofle.

« Notre innovation en technologie d'IRM exige une nouvelle conception totale de presque tous les composants de balayeur, pas simplement une modification incrémentale, » a dit le chercheur de plomb David Feinberg, un professeur de complément dans l'Institut de Neurologie de Volontés de Hélène chez Uc Berkeley et président des Technologies Avancées d'IRM. « La représentation beaucoup plus de haute résolution surmontera des barrages de taille dans la représentation le cortex et devrait mener aux découvertes neuves dans l'esprit humain, si tout va bien avec l'incidence médicale principale. »

Avec la capacité d'indiquer exactement l'activité à dans un volume 0,4 mm d'un côté, elles pourront aux régions fonctionnelles d'image dans lesquelles la plupart des neurones sont concernés dans le même type de traitement. Les cotes sont clé parce que la couche externe du cerveau, le cortex cérébral, se compose de répéter des microcircuits sous forme de fléaux des neurones qui sont de 0,4 mm d'un côté et de 2 mm de longs. Dans le cortex visuel, par exemple, chaque fléau répond à une caractéristique spécifique du monde sensoriel, tel que les arêtes verticales des objectifs par opposition aux arêtes horizontales.

L'ultra-haut-définition IRM pourra changer de plan dedans sur ces fléaux et enregistrer leur activité, et elles connecteront plus facilement ces fléaux aux études de l'activité de différents neurones.

« C'est une avance révolutionnaire, » a dit Ehud Isacoff, directeur de l'Institut de Neurologie de Volontés de Hélène et un professeur de moléculaire et de la biologie cellulaire. « Elle introduirait les études du fonctionnement et des circuits d'esprit humain à l'échelle la plus fine en scrutant dans le microcircuit cortical principal et permettrait, ainsi, pour associer l'analyse non envahissante du fonctionnement d'esprit humain aux études des animaux invasives des cellules et des circuits locaux d'une voie jamais possible avant. »

Cheminement du flux sanguin

IRM (fMRI) Fonctionnel fonctionne à côté de sang oxygéné de cheminement pendant qu'il déménage par le cerveau. Les neurones Actifs exigent de plus d'oxygène de brûler l'essence et d'exiger ainsi l'accouchement de plus de sang oxygéné.

L'IRM Clinique est type employé pour rechercher des anomalies en flux sanguin dans le cerveau ; le fMRI est employé principalement pour rechercher la fonction cérébrale, localisant les zones qui sont en activité pendant les procédés tels que la perception ou la mémorisation.

La résolution spatiale des enregistrements de fMRI dépend de la variation ou du gradient du champ magnétique et indirectement de la taille des détecteurs, qui sont des bobines de fil rangées autour de la tête pour capter les signes faibles. Tandis Que les IRM cliniques exigent de grandes bobines à l'image profondément dans le cerveau, Feinberg a conçu un système de fMRI avec un numéro beaucoup plus grand de plus petites bobines qui fournissent un signe beaucoup plus intense, fournissant le plus de haute résolution dans la surface externe du cerveau requis pour recenser les couches principales du cortex.

Le balayeur neuf donnera à des neurologistes la capacité de se concentrer sur des couches corticales où la plupart des circuits neuronaux demeurent ainsi que pour recenser mieux les circuits de grande puissance connectant différentes régions du cerveau.

Feinberg et ses collègues collaboreront avec Siemens, un leader mondial en fabriquant des balayeurs d'IRM, pour établir non seulement des composants pour le système neuf de fMRI, mais pour assurer que le design peut être rapidement en rampe jusqu'aux balayeurs de la deuxième génération de produit pour des chercheurs autour du monde.

« C'est un genre de roman de partenariat qui activera une diffusion sans précédent de la connaissance et d'innovation à la communauté de la recherche, » Isacoff a dit.

Feinberg, un physicien, s'associera à Chunlei Liu, un professeur agrégé de génie électrique et de l'informatique qui se spécialise dans M. représentation ; Mettez Sur Cric Vaillant, un professeur de psychologie qui a collaboré avec Feinberg pour tester des voies neuves d'extraire l'information des fMRIs d'aujourd'hui ; Arias d'Ana, un professeur d'EECS et un expert en électronique flexible ; Michael Lustig, un professeur agrégé d'EECS qui a développé des voies neuves d'accélérer la lecture d'IRM ; Michael Argentent, un professeur de l'optométrie qui emploie le fMRI pour étudier les régions du cerveau visuelles et de la façon dont le traitement neuronal dans ces zones est influencé par l'attention et l'apprentissage perceptuel ; et Pratik Mukherjee, un neuroradiologist clinique et professeur de la radiologie et de la bio-ingénierie à UCSF et à l'hôpital de Ministère Des Anciens Combattants De San Francisco, qui espère employer le fMRI neuf pour comprendre et traiter la lésion cérébrale traumatique, l'autisme et l'épilepsie.

Les collaborateurs principaux Supplémentaires incluent des chercheurs à l'Université de Harvard/au Service de Radiologie de Massachusetts General Hospital, y compris Kawin Setsompop, un ingénieur frayant un chemin la technologie d'accélération d'image ; Lawrence Wald, un physicien qui conçoit et intègre la technologie de bobine ; et Jonathan Polimeni, un scientifique s'est concentré sur le fMRI de haute résolution.

« La définition améliorée vient des innovations dans l'étude matériel informatique, contrôle de balayeur et calcul d'image, » a dit Liu, les codirigeants de projet.

Vaillants, Liu et Argent sont également les membres de l'Institut de Neurologie de Volontés de Hélène et de l'Initiative de Cerveau de Berkeley.

Berkeley et IRM

« Les résultats de ce fMRI d'ultra-haut-définition seront la vue la plus avancée pourtant de la façon dont les propriétés de l'esprit, telles que la perception, mémoire et conscience, apparaissent des fonctionnements de cerveau, » Feinberg a dit. « La capacité d'observer des bruits dans les structures cérébrales et les fonctionnements avancera radicalement le diagnostic et la compréhension des maladies neurologiques et neurodegenerative. »

Uc Berkeley a été concerné dans le développement de l'IRM puisque peu de temps après que la résonance magnétique nucléaire était découverte la première fois pendant les années 1940. Le défunt physicien Erwin Hahn d'Uc Berkeley a effectué plusieurs découvertes principales, y compris l'effet d'écho de rotation, cela a mené à l'IRM moderne.

Hahn a décrit les principes de produire un signe d'écho de gradient en commutant rapidement un gradient magnétique, et l'écho de gradient est devenu la fondation de la représentation planaire d'écho (EPI), maintenant utilisée essentiellement pour tout le fMRI, Feinberg a dit. EPI, qui effectue des cadres de film d'instantané du cerveau pour exécuter le fMRI, a été inventé par Monsieur Peter Mansfield, qui a en 2003 partagé le Prix Nobel en physiologie ou médicament pour développer l'IRM.

Le CERVEAU la récompense qu'Initiatique à Feinberg est la plus grande de quatre concessions de cinq ans se montant à $39,7 millions a annoncé la semaine dernière par l'Institut National de la Représentation Biomédicale et de la Bio-ingénierie, attribué aux chercheurs développant les outils non envahissants de représentation pour étudier l'esprit humain

« Chaque projet est basé sur des concepts nouveaux, représentant les genres d'outils nous avons besoin pour le contrat à terme de la représentation non envahissante pour la communauté de neurologie, » a dit Guoying Liu, directeur du programme d'IRM au NIBIB.

Source : http://news.berkeley.edu/2017/10/06/13-4-million-to-build-next-gen-mri-brain-scanner-at-uc-berkeley/