什么是脑磁图?
人类大脑是宇宙中结构和功能最为复杂的系统之一,大脑作为高级神经中枢,其运动控制、感觉产生、语言、学习以及各种高认知功能的实现都由它来控制。
脑磁图(Magnetoencephalography,MEG),是一种功能性神经影像技术,通过记录大脑自然发生的电流产生的磁场来绘制大脑活动。MEG可以在毫秒级别测量正在进行的大脑活动,并显示活动在大脑中的哪个位置产生,兼具高时间分辨率(0.001s)和空间分辨率(2-5mm),并对人体无创、无辐射,是现阶段脑成像领域最尖端的技术之一。
MEG在观测大脑活动方面具有独特的优势:
超高精准度
MEG能够精准地捕捉微弱的颅内电磁信号,其时间分辨率小于1ms,空间分辨率误差在0.5~1mm。MEG不仅能够捕捉到每一瞬间的脑细胞活动,而且还可将捕获地动态数据与三维MRI解剖图像叠加,形成四维的集电和磁信号一体化的脑功能影像图,从时间、空间和分辨率三个方面最大限度地提高检测精度。
图1:常用神经成像技术的相对空间和时间分辨率
(EEG:脑电图,IEEG:侵入性脑电图,MEG:脑磁图,MRS:磁共振波谱,fMRI:功能性磁共振,SPECT:单光子发射颅骨断层扫描,PET:正电子发射断层扫描)[1]。
直接观测脑功能状态
MEG测量的是脑神经细胞内的电流,直接检测神经元的电活动,而不是检测神经元活动的间接反应(代谢变化)。因此,MEG提供了因自发或诱发而引起的大脑活动的功能信息,能够科学地评估大脑功能。
安全无创
MEG是一种完全无侵袭、无损伤的大脑研究和临床应用设备。检测过程中系统不会发出任何射线,也不涉及使用造影剂或放射性示踪剂,只是对脑内发出的极其微弱的生物磁场信号进行测定。因此,MEG检测简便安全,适用于全年龄段的人群,对人体无任何副作用或不良影响,孕妇和新生儿均适用[2](见图2,3)。
图2 对胎儿(a)听觉和(b)视觉磁场的测量
图3 对新生儿听觉磁场测量
MEG是目前最灵敏的无创性脑功能成像设备,现已成为神经科学研究、神经系统疾病诊断和治疗中不可或缺的工具,充分利用其认识脑功能和脑疾病的应用研究是今后脑磁图研究的重要课题,为脑科学的探索开辟新的视角与路径!
参考文献:
[1] Jia, J., Ning, Y., Chen, M., Wang, S., Yang, H., Li, F., Ding, J., Li, Y., Zhao, B., Lyu, J., Yang, S., Yan, X., Wang, Y., Qin, W., Wang, Q., Li, Y., Zhang, J., Liang, F., Liao, Z., & Wang, S. (2024). Biomarker Changes during 20 Years Preceding Alzheimer's Disease. The New England journal of medicine, 390(8), 712–722. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2310168
[2] Supek, Selma & Aine, Cheryl. (2014). Magnetoencephalography: From Signals to Dynamic Cortical Networks. 10.1007/978-3-642-33045-2.