通过头骨的神经磁性视图

大脑利用慢电流和快电流来处理信息。直到现在，研究人员必须使用放置在大脑内的电极来测量后者。来自Charité - Universitätsmedizin柏林和德国联邦物理技术研究所(PTB)的研究人员首次成功地将这些来自外界的快速大脑信号可视化，并发现了惊人程度的变化。根据他们在pnas.，研究人员使用了一个特别敏感的磁脑装置来实现这一壮举。

大脑内信息的处理是人体最复杂的过程之一。破坏该处理通常导致严重的神经系统障碍。因此，对大脑内的信号传输的研究是理解无数疾病的关键。然而，从方法的角度来看，它为研究人员创造了重大挑战。希望观察大脑的神经细胞在思考的速度下运行“，但没有需要将电极放置在大脑内部，导致了两种技术的出现，具有高时间分辨率：脑电图（脑电图）和磁性脑图（MEG）。这两种方法都能从头骨外部开始脑活动。但是，虽然慢速电流的结果是可靠的，但是快速电流的结果不是。

当一个神经细胞发出的信号被另一个神经细胞接收时，就会产生慢电流——称为突触后电位。随后的脉冲(将信息传递给下游的神经元或肌肉)产生的快速电流仅持续一毫秒。这些被称为动作电位。“到目前为止，我们只能观察神经细胞接收信息的情况，而不能观察它们对单一感官刺激作出反应时传输信息的情况，”Charité神经学系与校园本杰明·富兰克林实验神经学的冈纳·沃特拉特博士解释说。“可以说，我们实际上瞎了一只眼睛。”在PTB的沃特straat博士和Rainer博士Körber的领导下，一个研究团队已经为改变这一现状奠定了基础。这个跨学科的研究小组成功地使脑磁图技术变得如此灵敏，以至于能够探测到对单一感官刺激产生的快速大脑振荡。

它们通过大大减少MEG设备本身产生的系统噪声来实现这一目标。“这磁场传感器MEG设备内部浸没在液氦中，将它们冷却至-269摄氏度（4.2 k），“解释道Köber博士”。为此，冷却系统需要复杂的隔热。该超然由铝涂覆的箔组成，其产生磁噪声，因此将掩盖诸如与神经细胞相关的小磁场。我们现在已经改变了SuperInulation的设计，以确保这种噪声不再可测量。通过这样做，我们设法将MEG技术的敏感性提高了一倍。“

研究人员使用了刺激手臂中神经的示例，以证明新装置确实能够记录快速脑波。作为他们对四个健康科目的研究的一部分，研究人员适用电气刺激在手腕上的特定神经时，同时将MEG传感器定位在大脑面积上方，这是负责处理施加到手中的感官刺激。为了消除电网和电子元件等干扰的外部来源，在PTB的屏蔽记录室之一进行测量。研究人员发现，通过这样做，他们能够衡量脑皮质中的一小组同时活化神经元产生的动作电位，以应对个体刺激。

“这是第一次，使我们能够使我们在大脑中观察脑中的神经细胞以响应单一的感官刺激，”Waterstraat博士说。“一个有趣的观察是，这些快速脑振荡在自然界中并不均匀，但随着每个刺激的变化。这些变化也独立于慢脑信号。大脑如何处理有关手感的信息，有巨大的变化尽管所有刺激都施加相同。“

事实上，研究人员现在能够将个别对刺激的反应进行比较，为神经学研究人员调查以前仍未答复的问题：警觉性和疲倦程度如何影响大脑中信息的处理？同时收到额外的刺激怎么样？高度敏感的MEG系统还可以帮助科学家制定更深入的理解和更好的神经疾病治疗。癫痫和帕金森病是与快速中断相关的疾病的例子脑信号。“多亏了这种优化的MEG技术，我们的神经科学工具箱获得了一种至关重要的新工具，使我们能够以非侵入性的方式解决所有这些问题，”Waterstraat博士说。

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