Российские учёные утверждают, что их сверхпроводящий квантовый интерферометр работает даже в магнитном поле Земли

• Для него не требуется магнитоизолирующая комната. Сенсор работает в магнитном поле Земли
• Стоимость в 5−7 раз дешевле аналогов (поскольку отпадает необходимость в специальном оборудовании магнитоизолирующей комнаты)
• Компактность
• Расположение сенсоров ближе к голове, чем минимальное расстояние 3−4 см в существующих системах МЭГ, где это ограничение вызвано тем, что сенсор помещается в жидкий гелий при температуре, близкой к абсолютному нулю

Работа пока далека от завершения, но учёным удалось добиться определённых успехов. Самое главное, что уже сконструирован ключевой элемент будущего устройства — СКВИД (сверхпроводящий квантовый интерферометр), который регистрирует магнитные поля, порождаемые активностью нервных клеток мозга.

СКВИД представляет собой сверхпроводящее кольцо с двумя джозефсоновскими туннельными контактами. Это в определенном смысле аналог оптического эффекта с интерференцией от двух щелей, только в данном случае интерферируют не световые волны, а два джозефсоновских тока. В СКВИДе волна электронов разделяется на две, каждая из которых проходит свой туннельный контакт, а затем обе волны сводятся вместе. При наличии магнитного поля в контуре будет наводиться циркулирующий сверхпроводящий ток. Этот ток в одном из контактов будет вычитаться из постоянного внешнего тока, а во втором — складываться с ним. Между туннельными контактами возникнет разность фаз.

У существующих в мире СКВИД-магнитометров чувствительность достигает 5·10⁻³³ Дж/Гц (чувствительность по магнитному полю — 10⁻¹³ Тл). Естественно, им нужна изоляция от магнитного поля Земли.

«В ходе разработки атомарного магнитоэнцефалографа нам удалось сконструировать датчики, способные работать в магнитном поле Земли, — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории атомной радиоспектроскопии ФТИ Антон Вершовский. — Это, возможно, позволит отказаться от использования магнитоизолирующей комнаты, что значительно удешевит прибор и его эксплуатацию».

Технических подробностей о революционном российском устройстве нет, как и опубликованных научных работ. Но директор Центра биоэлектрических интерфейсов ВШЭ Алексей Осадчий пояснил, что новый сенсор позволяет сконструировать компактную МЭГ-систему с качественно новыми возможностями: «Это будет нечто, напоминающее фантастический головной убор профессора из „Назад в будущее”, — шлем, утыканный парой сотен сенсоров, похожих на большой сувенирный карандаш. Сенсоры будут располагаться не далее полусантиметра от головы — в несколько раз ближе, чем в существующих системах. Это позволит достичь субмиллиметрового разрешения: мы сможем различать сигналы от участков мозга, находящихся на расстоянии меньше миллиметра друг от друга».

Даже если допустить, что российская разработка не будет доведена до логического завершения, всё равно в мире работает несколько групп, которые ведут научные изыскания в этом направлении. Другими словами, рано или поздно должен быть создан компактный атомарный магнитоэнцефалограф гораздо дешевле существующих систем МЭГ. И такое устройство произведёт настоящую революцию в науке о мозге.

Дело в том, что нынешние устройства в несколько миллионов долларов требуют сложной установки и обслуживания. Они очень дорогие, чтобы МЭГ могла позволить себе обычная районная больница. Кроме того, у них имеется ряд других ограничений. Например, при сканировании требуется абсолютная неподвижность. Невозможно сканировать мозг детей или животных, потому что у них размер головы меньше стандартного. Новые сенсоры и атомарный магнитоэнцефалограф снимут такие ограничения и кардинально расширят сферу использования МЭГ: «Появление недорогого магнитоэнцефалографа произведет революцию как в области лечения нейрокогнитивных расстройств, так и в науке, — считает директор Центра нейрокогнитивных исследований при Московском городском психолого-педагогическом университете Татьяна Строганова. — МЭГ-установку смогут позволить себе даже совсем небольшие медицинские и научные учреждения». По её мнению, кратное увеличение объемов МЭГ-исследований во всем мире сделает неизбежным качественный скачок в области знаний человека о своём мозге.