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Pesquisadores de Uc Berkeley para desenvolver o varredor novo do cérebro da ultra-alto-definição MRI

A ressonância magnética Funcional, ou o fMRI, transformaram nossa opinião do cérebro, permitindo que os pesquisadores localizem as áreas associadas com o tudo da depressão e da demência a jogar a xadrez e ao contratá-la no sexo.

Sua limitação chave, contudo, é definição: Mesmo os varredores os mais poderosos, usando os 7 a 10 ímãs fortes de Tesla (7T a 10T), podem frequentemente somente localizar a actividade dentro de uma região que mede diversos milímetros em um lado - o tamanho de uma grão do arroz - que compreende uns 100.000 neurônios individuais que fazem uma variedade de coisas diferentes.

Para zumbir dentro em grupos menores de neurônios, os pesquisadores do University Of California, Berkeley reimagined técnicas e instrumentos do fMRI para impulsionar a definição por um factor de 20. Usarão uma concessão nova da Iniciativa do CÉREBRO $13,43 milhões dos Institutos de Saúde Nacionais para construir em 2019 o NexGen 7T para fornecer as imagens as mais de alta resolução do cérebro obtido nunca, capazes de centrar-se sobre uma região o tamanho de uma semente de papoila.

“Nossa inovação na tecnologia de MRI exige um redesign total de quase todos os componentes do varredor, não apenas uma mudança incremental,” disse o pesquisador David Feinberg, um professor da adjunção no Instituto da Neurociência das Vontades de Helen em Uc Berkeley e presidente do chumbo de Tecnologias Avançadas de MRI. “A imagem lactente muito mais de alta resolução superará barreiras do tamanho na imagem lactente o córtice e deve conduzir às descobertas novas no cérebro humano, esperançosamente com impacto médico principal.”

Com a capacidade para localizar a actividade dentro de um volume 0,4 milímetros em um lado, poderão às regiões funcionais da imagem em que a maioria de neurônios são envolvidos no mesmo tipo de processamento. As dimensões são chave porque a camada exterior do cérebro, o córtice cerebral, é compor de repetir microcircuitos na forma das colunas dos neurônios que têm 0,4 milímetros em um lado e 2 milímetros de comprimento. No córtice visual, por exemplo, cada coluna responde a uma característica específica do mundo sensorial, tal como as bordas verticais dos objetos ao contrário das bordas horizontais.

A ultra-alto-definição MRI poderá zumbir dentro nestas colunas e gravar sua actividade, e conectarão mais facilmente estas colunas com os estudos da actividade dos neurônios individuais.

“Este é um avanço revolucionário,” disse Ehud Isacoff, director do Instituto da Neurociência das Vontades de Helen e um professor de molecular e da biologia celular. “Traria os estudos da função e dos circuitos do cérebro humano à escala a mais fina espreitando no microcircuito cortical fundamental e, torná-los-ia assim possíveis relacionar antes a análise não invasora da função do cérebro humano aos estudos animais invasores das pilhas e de circuitos locais em uma maneira nunca possível.”

Seguindo a circulação sanguínea

MRI Funcional (fMRI) trabalha pelo sangue oxigenado de seguimento enquanto se move através do cérebro. Os neurônios Activos exigem mais oxigênio queimar o combustível e exigir assim a entrega de mais sangue oxigenado.

MRI Clínico é usado tipicamente para procurar anomalias na circulação sanguínea no cérebro; o fMRI é usado primeiramente para pesquisar a função do cérebro, encontrando as áreas que são activas durante processos tais como a percepção ou a memorização.

A definição espacial de gravações do fMRI depende da variação ou do inclinação do campo magnético e indirectamente do tamanho dos detectores, que são bobinas do fio postas em torno da cabeça para pegarar sinais fracos. Quando MRIs clínico exigir grandes bobinas à imagem profundamente no cérebro, Feinberg projectou um sistema do fMRI com um número muito maior de bobinas menores que fornecem um sinal muito mais forte, rendendo o mais de alta resolução na superfície exterior do cérebro necessário para identificar as camadas chaves do córtice.

O varredor novo dará a neurocientistas a capacidade para centrar-se sobre as camadas corticais onde a maioria de circuitos neuronal residem assim como para identificar melhor os circuitos em grande escala que conectam regiões diferentes do cérebro.

Feinberg e seus colegas colaborarão com o Siemens, um líder mundial em fabricar varredores de MRI, para construir não somente componentes para o sistema novo do fMRI, mas para segurar que o projecto pode ser rapidamente ramped até varredores da próxima geração do produto para pesquisadores em todo o mundo.

“Este é um tipo da novela da parceria que permita uma disseminação inaudita do conhecimento e da inovação à comunidade de pesquisa,” Isacoff disse.

Feinberg, um físico, team acima com Chunlei Liu, um professor adjunto da engenharia elétrica e da informática que se especializa no SR. imagem lactente; Jack Galhardo, um professor de psicologia que colaborou com o Feinberg para testar maneiras novas de extrair a informação dos fMRIs de hoje; Árias de Ana, um professor de EECS e um perito na eletrônica flexível; Michael Lustig, um professor adjunto de EECS que desenvolveu maneiras novas de acelerar a exploração de MRI; Michael Prateia, um professor da optometria que usa o fMRI para estudar as áreas visuais do cérebro e de como o processamento neuronal nestas áreas é influenciado a atenção e pela aprendizagem perceptual; e Pratik Mukherjee, um neuroradiologist clínico e professor da radiologia e da tecnologia biológica em UCSF e no hospital da Administração de Veteranos de San Francisco, que espera usar o fMRI novo para compreender e tratar a lesão cerebral traumático, o autismo e a epilepsia.

Os colaboradores chaves Adicionais incluem pesquisadores no Departamento da Radiologia do Hospital Geral da Universidade de Harvard/Massachusetts, incluindo Kawin Setsompop, um coordenador que abre caminho a tecnologia da aceleração da imagem; Lawrence Wald, um físico que projecte e integre a tecnologia da bobina; e Jonathan Polimeni, um cientista centrou-se sobre o fMRI de alta resolução.

“A definição melhorada vem das inovações no projecto de hardware, controle do varredor e computação da imagem,” disse Liu, os co-dirigente do projecto.

Galhardos, Liu e Prata igualmente são os membros do Instituto da Neurociência das Vontades de Helen e da Iniciativa do Cérebro de Berkeley.

Berkeley e MRI

“O resultado deste fMRI da ultra-alto-definição será a vista a mais avançada contudo de como as propriedades da mente, tais como a percepção, memória e consciência, emergem das operações do cérebro,” Feinberg disse. “A capacidade para observar distúrbios em estruturas e em funções do cérebro avançará radical o diagnóstico e a compreensão de doenças neurológicas e neurodegenerative.”

Uc Berkeley foi envolvido na revelação de MRI desde que shortly after a ressonância magnética nuclear foi descoberta primeiramente nos anos 40. O físico atrasado Erwin que de Uc Berkeley Hahn fez diversas descobertas chaves, incluindo o efeito de eco da rotação, isso conduziu a MRI moderno.

Hahn descreveu os princípios de criar um sinal do eco do inclinação ràpida comutando um inclinação magnético, e o eco do inclinação transformou-se a fundação da imagem lactente planar do eco (EPI), usada agora essencialmente para todo o fMRI, Feinberg disse. EPI, que faz quadros do filme do instantâneo do cérebro para executar o fMRI, foi inventado pelo Senhor Peter Mansfield, que compartilhou em 2003 do Prémio Nobel na fisiologia ou da medicina para desenvolver MRI.

A concessão da Iniciativa do CÉREBRO a Feinberg é a maior de quatro concessões de cinco anos que totalizam $39,7 milhões anunciou na semana passada pelo Instituto Nacional da Imagem Lactente e da Tecnologia Biológica Biomedicáveis, concedido aos pesquisadores que desenvolvem ferramentas não invasoras da imagem lactente para estudar o cérebro humano

“Cada projecto é baseado nos conceitos novos, representando os tipos das ferramentas nós precisamos para o futuro da imagem lactente não invasora para a comunidade da neurociência,” disse Guoying Liu, director do programa de MRI no NIBIB.

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