סורק לביש מהפכני מספק את התמונה הברורה ביותר אי פעם של המוח המתפתח של ילדים

מחקר עדכני באמצעות סורקי מוח לבישים מציע תובנות חדשות לגבי התפתחות המוח של ילדים, עוקב אחר האופן שבו אבני דרך קריטיות קשורות לפעילות מוחית ובוחן את היסודות של מצבים נוירו-התפתחותיים כמו אוטיזם.

מחקר חדש סיפק את התצוגה המפורטת ביותר עד כה של המוח המתפתח של ילדים צעירים על ידי שימוש בסורק מוח לביש כדי לשרטט פעילות חשמלית. מחקר זה סולל את הדרך לשיטות חדשות לניטור כיצד אבני דרך התפתחותיות חיוניות, כגון הליכה ודיבור, נתמכות על ידי תפקודי מוח מתפתחים, ולחקור את המקורות של מצבים נוירו-התפתחותיים כמו אוטיזם.

צוות המחקר, בראשות מדענים מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת נוטינגהם, השתמש בעיצוב חדשני של סורק מגנטואנצפלוגרפיה (MEG) כדי למדוד אלקטרופיזיולוגיה של המוח בילדים בני שנתיים. הממצאים פורסמו ב eLife.

תאי מוח פועלים ומתקשרים על ידי הפקת זרמים חשמליים. זרמים אלו יוצרים שדות מגנטיים זעירים שניתן לזהות מחוץ לראש. החוקרים השתמשו במערכת החדשנית שלהם כדי למדוד את השדות האלה, ובמודלים מתמטיים כדי להפוך את השדות האלה לתמונות בעלות נאמנות גבוהה המציגים, אלפית שנייה אחר אלפית שנייה, אילו חלקים במוח מעורבים כאשר אנו מבצעים משימות.

חידושים בסורקי מוח לבישים

סורק המוח הלביש מבוסס על טכנולוגיה קוונטית, ומשתמש בחיישנים בגודל לבני LEGO – המכונים מגנומטרים שאובים אופטי (OPMs) – המשולבים בקסדה קלת משקל כדי למדוד את השדות שנוצרים על ידי פעילות המוח. העיצוב הייחודי אומר שניתן להתאים את המערכת לכל קבוצת גיל, מפעוטות ועד מבוגרים. חיישנים יכולים להיות ממוקמים הרבה יותר קרוב לראש, מה שמשפר את איכות הנתונים. המערכת גם מאפשרת לאנשים לזוז בזמן שהם לובשים אותה, מה שהופך אותה לאידיאלית לסריקת ילדים שמתקשים לשמור על דום בסורקים רגילים.

27 ילדים (בני 2-13 שנים) ו-26 מבוגרים (בני 21-34 שנים) השתתפו במחקר, שבדק מרכיב בסיסי בתפקוד המוח הנקרא 'תנודות עצביות' (או גלי מוח). אזורים שונים במוח אחראים להיבטים שונים של התנהגות ותנודות עצביות מקדמות תקשורת בין אזורים אלה. צוות המחקר מדד כיצד הקישוריות הזו משתנה ככל שאנו גדלים, וכיצד המוח שלנו משתמש בהתפרצויות קצרות ומנוקדות של פעילות אלקטרופיזיולוגית כדי לעכב רשתות של אזורי מוח, וכתוצאה מכך לשלוט כיצד אנו מטפלים בגירויים תחושתיים נכנסים.

הערות ממנהיגי המחקר

את העבודה הובילו במשותף ד"ר לוקאס רייר, וד"ר נטלי רודס מה- אוניברסיטת נוטינגהאםבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה. ד"ר רייר אמר: "המערכת הלבישה פתחה הזדמנויות חדשות ללמוד ולהבין את המוח של ילדים בגילאים צעירים בהרבה ממה שהיה אפשרי בעבר עם MEG. ישנן סיבות חשובות למעבר למשתתפים צעירים יותר: מנקודת מבט נוירומדעית, אבני דרך קריטיות רבות בהתפתחות מתרחשות בשנים הראשונות (אפילו חודשים) לחיים. אם נוכל להשתמש בטכנולוגיה שלנו כדי למדוד את פעילויות המוח העומדות בבסיס אבני הדרך ההתפתחותיות הללו, זה יציע הבנה חדשה של תפקוד המוח."

המחקר, אשר מומן על ידי המועצה לחקר הנדסה ופיזיקה (EPSRC), כלל משתפי פעולה אקדמיים מבית החולים SickKids בטורונטו, קנדה, ושותפים בתעשייה מחברת המכשירים האטומיים האמריקנית QuSpin וחברת נוטינגהאם Cerca Magnetics Limited.

ד"ר רודס היה סטודנט לתואר ראשון בפיזיקה באוניברסיטת נוטינגהאם, וסטודנט לתואר שני כאשר העבודה בוצעה. כעת היא עברה לתפקיד פוסט-דוקטורט בטורונטו, ומסבירה: "מחקר זה הוא הראשון מסוגו המשתמש בטכנולוגיית MEG לבישה ומספק פלטפורמה להשיק מחקר קליני חדש בהפרעות בילדות. זה אומר שאנחנו יכולים להתחיל לחקור לא רק התפתחות מוחית בריאה, אלא גם את המצעים העצביים העומדים בבסיס התפתחות לא טיפוסית אצל ילדים".

מדענית המוח הידועה בעולם, ד"ר מרגוט טיילור – גם היא מחברת המאמר – מובילה מחקר על אוטיזם בטורונטו. היא אמרה: "העבודה שלנו מוקדשת לחקר תפקוד המוח של ילדים צעירים עם ובלי אוטיזם. מחקר זה הוא הראשון שמוכיח שאנו יכולים לעקוב אחר התפתחות המוח מגיל צעיר מאוד. זה מרגש מאוד לתרגום אפשרי למחקר קליני ועבודה כזו עוזרת לנו להבין איך אוטיזם מתפתח."

האוניברסיטה השיקה חברת ספין-אאוט Cerca Magnetics בשנת 2020 כדי למסחר סורקי OPM-MEG וטכנולוגיות נלוות. המערכת הלבישה הותקנה במספר מוסדות מחקר בעלי פרופיל גבוה ברחבי העולם, כולל בית החולים SickKids בטורונטו. צוותי המחקר בשני המוסדות עובדים כעת יחד כדי להרחיב את כמות הנתונים הנוירו-התפתחותיים, הן על תפקוד מוח בריא והן לא טיפוסי