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研究人员构建第一个模块化量子大脑传感器,记录信号
来源:赛斯维传感器网 发表于 2021/7/2

图片来源:pixabay/cc0 

苏塞克斯大学的一组科学家首次构建了模块化量子大脑扫描仪,并用它来记录大脑信号。这是世界上第一次使用模块化量子大脑传感器检测到大脑信号。对于所有从事量子大脑成像技术的研究人员来说,这是一个重要的里程碑,因为模块化传感器可以像乐高积木一样按比例放大。该团队还连接了两个传感器,如乐高积木,证明使用这种方法进行全脑扫描是触手可及的 - 正如他们的论文所详述,该论文今天以预印本形式发表。这对于目前来自美国的商用量子大脑传感器来说是不可能的。


这些模块化设备就像玩积木一样工作,因为它们可以连接在一起。这开辟了使用量子技术进行全脑扫描的潜力,以及阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的潜在进展。


该设备是在该大学的量子系统和设备实验室建造的,它使用超灵敏的量子传感器来拾取这些最微小的磁场以观察大脑内部,从而绘制神经活动图。


该团队将传感器应用于参与者头皮的外部,靠近大脑的视觉皮层。他们要求参与者以 10-20 秒的间隔睁开和闭上眼睛,并且能够检测到信号。这是一个非常简单的动作,但要从外部看到它发生在大脑内部,需要非常复杂的量子技术。


托马斯·库森斯博士 制造传感器的萨塞克斯大学学生解释说:


“我们的量子传感器必须非常灵敏,才能捕捉到大脑中确实非常微弱的磁场。从上下文来看,大脑的磁场比冰箱磁铁的磁场低一万亿倍。


“因为我们的设备迄今为止是独一无二的,因为它是模块化的——我们已经通过将两个传感器连接在一起展示了模块化的工作——我们现在计划通过建造更多的传感器来扩大这个项目的规模,把它变成一个完整的大脑成像系统. 这可以在检测和提供治疗阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病方面取得重大进展。


“这是几个月努力工作的结果,我很高兴看到我们的第一个大脑信号使用我们自己的量子传感器,完全由我们在萨塞克斯大学建造。”


苏塞克斯大学苏塞克斯大学苏塞克斯量子研究项目主任兼实验物理学家彼得克鲁格教授解释说:


“由于我们的传感器在模块化基础上工作,我们现在将能够对其进行扩展以创建更详细的大脑或大脑部分图像。使用当前可用的商业产品无法做到这一点。这种新传感器萨塞克斯大学建造的量子传感器为英国生产的量子传感器打开了大门,这在更广泛的英国量子技术领域非常重要。


“拥有这种传感器是进一步跨学科研究的重要一步,涉及从意识科学家和工程师到神经科学家的研究人员,这非常符合我们在苏塞克斯进行研究的精神。”


英国 quantum technology hub sensors and timing 首席研究员 kai bongs 教授说:


“我们对苏塞克斯大学 hub 研究人员的这一突破性发展感到高兴。这些成功大大有助于推动英国量子生态系统的发展,使我们更接近在临床应用中利用量子传感器技术,这将产生真正的社会影响. 在英国建立强大的量子大脑成像能力是我们合作的一个很好的例子。”


量子磁传感器使用磁屏蔽内的光泵磁力计来减少环境磁场并确保它们不被检测到。简单来说,传感器的工作原理是将蒸汽置于量子态,用激光束照射它,然后使用光电探测器查看通过了多少光。原子蒸气如何与激光非常敏感地相互作用取决于磁场。大脑神经元中的微小电流会导致甚至在大脑外部产生非常小的磁场,而这正是传感器接收到的。


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