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Ricercatori di Uc Berkeley per sviluppare il nuovo scanner del cervello di ultra-alto-risoluzione MRI

L'imaging a risonanza magnetica Funzionale, o il fMRI, ha trasformato nostro parere sul cervello, permettendo che i ricercatori segnino le aree con esattezza connesse con tutto dalla depressione e dalla demenza al gioco degli scacchi ed all'aggancio nel sesso.

La Sua limitazione chiave, tuttavia, è risoluzione: Anche gli scanner più potenti, facendo uso di forti 7 - 10 magneti di Tesla (7T a 10T), possono localizzare spesso soltanto l'attività all'interno di una regione che misura parecchi millimetri su un laterale la dimensione di un granulo di riso - che comprende circa 100.000 diversi neuroni che fanno varie cose differenti.

Per zummare sui più piccoli gruppi di neuroni, l'Università di California, ricercatori di Berkeley reimagined le tecniche e gli strumenti del fMRI per amplificare la risoluzione da un fattore di 20. Useranno una nuova concessione di Iniziativa del CERVELLO $13,43 milioni dagli Istituti della Sanità Nazionali per costruire da ora al 2019 il NexGen 7T per fornire le immagini più di alta risoluzione del cervello ottenuto mai, capaci di mettere a fuoco su una regione la dimensione di un seme di papavero.

“La Nostra innovazione nella tecnologia di MRI richiede una riprogettazione totale di quasi tutte componenti dello scanner, non appena un cambiamento incrementale,„ ha detto il ricercatore David Feinberg, il professor dell'aggiunta nell'Istituto della Neuroscienza di Volontà di Helen a Uc Berkeley e Presidente del cavo delle Tecnologie Avanzate di MRI. “La rappresentazione molto più di alta risoluzione supererà le barriere di dimensione nella rappresentazione la corteccia e dovrebbe piombo alle nuove scoperte nel cervello umano, eventualmente con impatto medico principale.„

Con la capacità di segnare l'attività con esattezza all'interno di un volume 0,4 millimetri da un lato, potranno alle regioni funzionali di immagine in cui la maggior parte dei neuroni sono compresi nello stesso tipo di trattamento. Le dimensioni sono tasto perché il livello esterno del cervello, la corteccia cerebrale, è composto di ripetizione dei microcircuiti sotto forma delle colonne dei neuroni che sono di 0,4 millimetri da un lato e di lunghezza 2 millimetri. Nella corteccia visiva, per esempio, ogni colonna risponde ad una funzionalità specifica del mondo sensoriale, quali le barriere verticali degli oggetti rispetto alle barriere orizzontali.

La ultra-alto-risoluzione MRI potrà zummare su queste colonne e registrare la loro attività e connetteranno più facilmente queste colonne con gli studi sull'attività di diversi neuroni.

“Questo è un avanzamento rivoluzionario,„ ha detto Ehud Isacoff, Direttore dell'Istituto della Neuroscienza di Volontà di Helen ed il professor di molecolare e di biologia cellulare. “Introdurrebbe gli studi della funzione e dei circuiti del cervello umano al disgaggio più fine scrutando nel microcircuito corticale fondamentale e, così, permetterebbe di collegare prima l'analisi non invadente della funzione del cervello umano agli studi sugli animali dilaganti delle celle e dei circuiti locali in un modo mai possibile.„

Tenere La Carreggiata flusso sanguigno

MRI (fMRI) Funzionale funziona da sangue ossigenato tenente la carreggiata mentre si muove attraverso il cervello. I neuroni Attivi richiedono più ossigeno di bruciare il combustibile e di richiedere così la consegna di più sangue ossigenato.

MRI Clinico è usato tipicamente per cercare le anomalie in flusso sanguigno nel cervello; il fMRI è usato soprattutto per ricercare la funzione del cervello, individuante le aree che sono attive durante i trattamenti quali la percezione o la memorizzazione.

La risoluzione spaziale delle registrazioni del fMRI dipende dalla variazione o dal gradiente del campo magnetico ed indirettamente dalla dimensione dei rivelatori, che sono spirali di collegare allineate intorno alla testa per prendere i segnali deboli. Mentre MRIs clinico richiede le grandi spirali all'immagine in profondità nel cervello, Feinberg ha progettato un sistema del fMRI con un numero molto più grande di più piccole spirali che forniscono un segnale molto più forte, rendente il più di alta risoluzione nella superficie esterna del cervello stato necessario per identificare i livelli chiave della corteccia.

Il nuovo scanner darà a neuroscenziati la capacità di mettere a fuoco sui livelli corticali in cui la maggior parte dei circuiti di un neurone risiedono come pure identificare meglio circuiti su grande scala che connettono le regioni differenti del cervello.

Feinberg ed i suoi colleghi collaboreranno con Siemens, un leader mondiale nella fabbricazione degli scanner di MRI, non solo per sviluppare le componenti per il nuovo sistema del fMRI, ma per assicurare che la progettazione possa essere dilagata rapidamente fino agli scanner di prossima generazione dei prodotti per i ricercatori intorno al mondo.

“Questo è un genere del romanzo di associazione che permetterà ad una diffusione senza precedenti di conoscenza e di innovazione alla comunità di ricerca,„ Isacoff ha detto.

Feinberg, un fisico, collaborerà con Chunlei Liu, un professore associato di ingegneria elettrica e dell'informatica che si specializza in Risonanza magnetica; Jack Prode, il professor di psicologia che ha collaborato con Feinberg per verificare i nuovi modi dell'estrazione delle informazioni dagli odierni fMRIs; Arie di Ana, il professor di EECS e un esperto su elettronica flessibile; Michael Lustig, un professore associato di EECS che ha sviluppato i nuovi modi accelerare lo scansione di MRI; Michael Argenta, il professor di optometria che usa il fMRI per studiare le aree visive del cervello e di come il trattamento di un neurone in queste aree è influenzato dall'attenzione e dall'apprendimento percettivo; e Pratik Mukherjee, un neuroradiologist clinico ed il professor di radiologia e di bioingegneria a UCSF ed all'ospedale dell'Amministrazione di Veterani di San Francisco, che spera di usare il nuovo fMRI per capire e trattare il trauma cranico, l'autismo e l'epilessia traumatici.

I collaboratori chiave Supplementari includono i ricercatori nella Harvard University/nell'Instituto della Radiologia Policlinico di Massachusetts, compreso Kawin Setsompop, un ingegnere che apre la strada alla tecnologia di accelerazione di immagine; Lawrence Wald, un fisico che progetta ed integra la tecnologia della spirale; e Jonathan Polimeni, uno scienziato ha messo a fuoco su fMRI di alta risoluzione.

“La risoluzione migliore viene dalle innovazioni nella progettazione di hardware, controllo dello scanner e calcolo di immagine,„ ha detto Liu, i co-dirigenti del progetto.

Prodi, Liu ed Argento egualmente sono i membri dell'Istituto della Neuroscienza di Volontà di Helen e dell'Iniziativa del Cervello di Berkeley.

Berkeley e MRI

“Il risultato di questo fMRI di ultra-alto-risoluzione sarà la visualizzazione più avanzata eppure di come i beni della mente, quale la percezione, memoria e la coscienza, emergono dalle operazioni del cervello,„ Feinberg ha detto. “La capacità di osservare le perturbazioni nelle strutture e nelle funzioni del cervello avanzerà radicalmente la diagnosi e la comprensione delle malattie neurologiche e neurodegenerative.„

Uc Berkeley è stato compreso nello sviluppo di MRI poiché poco tempo dopo che a risonanza magnetica nucleare in primo luogo fosse scoperto negli anni 40. Il fisico recente Erwin Hahn di Uc Berkeley ha fatto parecchie scoperte chiave, compreso l'effetto di eco della rotazione, quello piombo a MRI moderno.

Hahn ha descritto i principi di creazione del segnale di eco di gradiente rapido passando un gradiente magnetico e l'eco di gradiente si è trasformato nelle fondamenta della rappresentazione planare di eco (EPI), ora usate essenzialmente per tutto il fMRI, Feinberg ha detto. EPI, che fa i fotogrammi di film di istantanea del cervello per eseguire il fMRI, è stato inventato da Sir Peter Mansfield, che nel 2003 ha diviso il Premio Nobel in fisiologia o la medicina per sviluppare MRI.

Il premio di Iniziativa del CERVELLO a Feinberg è il più grande di quattro concessioni quinquennali che ammontano a $39,7 milioni ha annunciato la settimana scorsa dall'Istituto Nazionale della Rappresentazione e della Bioingegneria Biomediche, ricevuto ai ricercatori che sviluppano gli strumenti non invadenti della rappresentazione per studiare il cervello umano

“Ogni progetto è basato sui concetti novelli, rappresentanti i generi di strumenti abbiamo bisogno di per il futuro della rappresentazione non invadente per la comunità della neuroscienza,„ ha detto Guoying Liu, Direttore del programma di MRI al NIBIB.

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