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Investigadores de Uc Berkeley para desarrollar el nuevo analizador del cerebro de la ultra-alto-resolución MRI

La proyección de imagen de resonancia magnética Funcional, o el fMRI, ha transformado nuestra opinión del cerebro, permitiendo que los investigadores establezcan claramente las áreas asociadas todo de la depresión y de la demencia a jugar a tablón de piso y al enganche a sexo.

Su limitación dominante, sin embargo, es resolución: Incluso los analizadores más potentes, usando los 7 a 10 imanes fuertes de Tesla (7T a 10T), pueden localizar a menudo solamente actividad dentro de una región que mide varios milímetros en una cara - la talla de un grano del arroz - que comprende unas 100.000 neuronas individuales que hacen una variedad de diversas cosas.

Para empinadura hacia adentro en grupos más pequeños de neuronas, la Universidad de California, investigadores de Berkeley reimagined técnicas y los instrumentos del fMRI para reforzar la resolución por un factor de 20. Utilizarán una concesión Preliminar del nuevo CEREBRO $13,43 millones de los Institutos de la Salud Nacionales para construir NexGen 7T en 2019 para proporcionar a las imágenes más de alta resolución del cerebro obtenido nunca, capaces de centrarse en una región la talla de un germen de amapola.

“Nuestra innovación en tecnología de MRI requiere un reajuste total de casi todos los componentes del analizador, no apenas un cambio ampliado,” dijo al investigador David Feinberg, profesor del adjunto en el Instituto de la Neurología de las Voluntades de Helen en Uc Berkeley y presidente del terminal de componente de las Tecnologías Avanzadas de MRI. “La proyección de imagen mucho más de alta resolución superará barreras de la talla en proyección de imagen la corteza y debe llevar a los nuevos descubrimientos en el cerebro humano, esperanzadamente con impacto médico importante.”

Con la capacidad de establecer claramente actividad dentro de un volumen 0,4 milímetros en una cara, podrán a las regiones funcionales de la imagen en las cuales la mayoría de las neuronas están implicadas en el mismo tipo de tramitación. Las dimensiones son clave porque la capa exterior del cerebro, la corteza cerebral, se compone de relanzar los microcircuitos en la forma de olumnas de las neuronas que tienen 0,4 milímetros en una cara y 2 milímetros de largo. En la corteza visual, por ejemplo, cada olumna responde a una característica específica del mundo sensorial, tal como los bordes verticales de objetos en comparación con los bordes horizontales.

La ultra-alto-resolución MRI podrá empinadura hacia adentro en estas olumnas y registrar su actividad, y conectarán más fácilmente estas olumnas con los estudios de la actividad de neuronas individuales.

“Esto es un avance revolucionario,” dijo a Ehud Isacoff, director del Instituto de la Neurología de las Voluntades de Helen y profesor de molecular y de la biología celular. “Traería los estudios de la función y del conjunto de circuitos del cerebro humano a la escala más fina mirando en el microcircuito cortical fundamental y, así, permitiría relacionarse análisis no invasor de la función del cerebro humano con los estudios animales invasores de células y de circuitos locales de una manera nunca posible antes.”

Seguir Su Trayectoria el flujo de sangre

MRI Funcional (fMRI) trabaja por sangre oxigenada que sigue su trayectoria mientras que se mueve a través del cerebro. Las neuronas Activas requieren más oxígeno quemar el combustible y requerir así la salida de más sangre oxigenada.

MRI Clínico se utiliza típicamente para buscar anormalidades en flujo de sangre en el cerebro; el fMRI se utiliza sobre todo para investigar la función del cerebro, localizando las áreas que son activas durante procesos tales como opinión o memorización.

La resolución espacial de los registros del fMRI depende de la variación o del gradiente del campo magnético e indirectamente de la talla de los detectores, que son bobinas del cable puestas en orden alrededor de la carga para tomar señales débiles. Mientras Que MRIs clínico requiere bobinas grandes a la imagen profundamente en el cerebro, Feinberg diseñó un sistema del fMRI con un número mucho más grande de bobinas más pequeñas que proporcionan a una señal mucho más fuerte, rindiendo el más de alta resolución en la superficie exterior del cerebro necesario para determinar las capas dominantes de la corteza.

El nuevo analizador dará a neurólogos la capacidad de centrarse en las capas corticales donde reside la mayoría del conjunto de circuitos neuronal así como determinar mejor el conjunto de circuitos en grande que conecta diversas regiones del cerebro.

Feinberg y sus colegas colaborarán con Siemens, líder mundial en la fabricación de los analizadores de MRI, no sólo para construir los componentes para el nuevo sistema del fMRI, pero para asegurar que el diseño puede ser rápidamente en rampa hasta los analizadores de la siguiente-generación de la producción para los investigadores en todo el mundo.

“Ésta es una clase de la novela de sociedad que activará una difusión sin precedente del conocimiento y de la innovación a la comunidad de investigación,” Isacoff dijo.

Feinberg, físico, team hacia arriba con Chunlei Liu, un profesor adjunto de la ingeniería eléctrica y de informática quién se especializa en SR. proyección de imagen; Levante Galante, un profesor de la psicología que ha colaborado con Feinberg para probar nuevas maneras de extraer la información de fMRIs de hoy; Arias de la Anecdotario, un profesor de EECS y un experto en electrónica flexible; Michael Lustig, profesor adjunto de EECS que desarrolló nuevas maneras de acelerar la exploración de MRI; Michael Se Platea, un profesor de la optometría que utiliza el fMRI para estudiar las áreas visuales del cerebro y de cómo el tramitación neuronal en estas áreas es influenciado por la atención y el aprendizaje perceptivo; y Pratik Mukherjee, neuroradiólogo clínico y profesor de la radiología y de la bioingeniería en UCSF y el hospital de la Administración de Veteranos de San Francisco, que espera utilizar el nuevo fMRI para entender y para tratar la lesión cerebral, el autismo y la epilepsia traumáticos.

Los colaboradores dominantes Adicionales incluyen a investigadores en el Departamento de la Radiología del Hospital General de la Universidad de Harvard/de Massachusetts, incluyendo Kawin Setsompop, un representante técnico que promueve tecnología de la aceleración de la imagen; Lorenzo Wald, físico que diseña e integra tecnología de la bobina; y Jonatán Polimeni, un científico se centró en fMRI de alta resolución.

“La resolución mejorada viene de innovaciones en diseño de dotación física, mando del analizador y cómputo de la imagen,” dijo a Liu, los codirigentes del proyecto.

Galantes, Liu y Plata también son las piezas del Instituto de la Neurología de las Voluntades de Helen y de la Iniciativa del Cerebro de Berkeley.

Berkeley y MRI

“El resultado de este fMRI de la ultra-alto-resolución será la vista más avanzada con todo de cómo las propiedades de la mente, tales como opinión, memoria y conciencia, emergen de operaciones del cerebro,” Feinberg dijo. “La capacidad de observar dispersiones en estructuras y funciones del cerebro avance radicalmente la diagnosis y la comprensión de enfermedades neurológicas y neurodegenerative.”

Uc Berkeley ha estado implicado en el revelado de MRI puesto que poco después de que de resonancia magnética nuclear primero fue descubierta en los años 40. El último físico Erwin Hahn de Uc Berkeley hizo varios descubrimientos dominantes, incluyendo el efecto de generación de eco de la barrena, eso llevó a MRI moderno.

Hahn describió los principios de crear una señal de la generación de eco del gradiente rápidamente cambiando un gradiente magnético, y la generación de eco del gradiente se convirtió en el asiento de la proyección de imagen planar de la generación de eco (EPI), ahora usado esencialmente para todo el fMRI, Feinberg dijo. EPI, que hace los bastidores de la película de la foto del cerebro para realizar el fMRI, fue inventado por Sir Peter Mansfield, que compartió en 2003 el Premio Nobel En fisiología o el remedio para desarrollar MRI.

El CEREBRO que la recompensa Preliminar a Feinberg es la más grande de cuatro concesiones de cinco años que suman $39,7 millones anunció la semana pasada por el Instituto Nacional de la Proyección De Imagen y de la Bioingeniería Biomédicas, concedido a los investigadores que desarrollaban las herramientas no invasores de la proyección de imagen para estudiar el cerebro humano

“Cada proyecto se basa en los conceptos nuevos, representando las clases de herramientas necesitamos para el futuro de la proyección de imagen no invasor para la comunidad de la neurología,” dijo a Guoying Liu, director del programa de MRI en el NIBIB.

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