Een team van wetenschappers aan de Universiteit van Sussex heeft voor het eerst een modulaire kwantumhersenscanner gebouwd, en gebruikte het om een ​​hersensignaal op te nemen. Dit is de eerste keer dat een hersensignaal is gedetecteerd met behulp van een modulaire kwantumhersensensor waar ook ter wereld. Het is een belangrijke mijlpaal voor alle onderzoekers die werken aan beeldvormingstechnologie voor kwantumhersenen, omdat modulaire sensoren kunnen worden opgeschaald, zoals Legoblokjes. Het team heeft ook twee sensoren aangesloten, zoals Legoblokjes, bewijzen dat het scannen van de hele hersenen met deze methode binnen handbereik is - zoals beschreven in hun paper, die vandaag in pre-print wordt gepubliceerd. Met de momenteel commercieel verkrijgbare kwantumhersensensoren uit de Verenigde Staten is dat niet gelukt.

Deze modulaire apparaten werken als speelstenen doordat ze aan elkaar kunnen worden gekoppeld. Dit opent het potentieel voor het scannen van de hele hersenen met behulp van kwantumtechnologie, en mogelijke vooruitgang voor neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer.

Het apparaat, die werd gebouwd in het Quantum Systems and Devices-laboratorium aan de universiteit, gebruikt ultragevoelige kwantumsensoren om deze kleinste magnetische velden op te pikken om in de hersenen te kijken om de neurale activiteit in kaart te brengen.

Het team paste de sensoren toe op de buitenkant van de hoofdhuid van een deelnemer, dicht bij de visuele cortex van de hersenen. Ze vroegen de deelnemer om hun ogen te openen en te sluiten met tussenpozen van 10-20 seconden, en konden een signaal detecteren. Dit is een heel eenvoudige actie, maar om het in de hersenen te zien gebeuren - van buitenaf - is enorm geavanceerde kwantumtechnologie nodig.

Thomas Coussens Ph.D. student aan de Universiteit van Sussex, wie heeft de sensor gebouwd, uitgelegd:

"Onze kwantumsensor moet uitzonderlijk gevoelig zijn om de magnetische velden in de hersenen op te pikken die inderdaad erg zwak zijn. Om het in de juiste context te plaatsen:het magnetische veld van een brein is een biljoen keer lager dan dat van een koelkastmagneet.

"Omdat ons apparaat tot nu toe uniek is omdat het modulair is - en we hebben aangetoond dat de modulariteit werkt door twee sensoren aan elkaar te koppelen - zijn we nu van plan dit project op te schalen door meer sensoren te bouwen om dit om te zetten in een volledig beeldvormingssysteem voor de hersenen. Dit zou aanzienlijke vooruitgang kunnen opleveren bij het opsporen en leveren van behandelingen voor neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer.

"Dit is het hoogtepunt van vele maanden hard werken en ik ben verheugd om ons eerste hersensignaal te zien met behulp van onze eigen kwantumsensoren die volledig door ons hier aan de Universiteit van Sussex zijn gebouwd."

Professor Peter Kruger, Experimenteel fysicus en directeur van het Sussex-programma voor kwantumonderzoek aan de Universiteit van Sussex legde uit:

"Omdat onze sensor modulair werkt, we zullen het nu kunnen opschalen om veel gedetailleerdere afbeeldingen van de hersenen of delen van de hersenen te maken. Dat kan niet met het huidige commerciële product dat beschikbaar is. Deze nieuwe sensor, gebouwd aan de Universiteit van Sussex, opent de deur voor in het VK geproduceerde kwantumsensoren. enorm belangrijk in het bredere Britse landschap van kwantumtechnologie.

"Het hebben van deze sensor is een belangrijke stap in de richting van verdere interdisciplinaire studies waarbij onderzoekers betrokken zijn, variërend van bewustzijnswetenschappers en ingenieurs tot neurowetenschappers, wat heel erg in de geest is van hoe we onderzoek hier bij Sussex aanpakken."

Professor Kai Bongs, Hoofdonderzoeker bij de Britse Quantum Technology Hub Sensors and Timing, zei:

"We zijn verheugd met deze baanbrekende ontwikkeling door Hub-onderzoekers van de Universiteit van Sussex. Deze successen helpen het Britse kwantumecosysteem aanzienlijk vooruit, brengt ons een stap dichter bij het benutten van kwantumsensortechnologie in klinische toepassingen die echte maatschappelijke impact zullen hebben. Het bouwen van een sterke beeldvormingscapaciteit voor kwantumhersenen in het VK is een goed voorbeeld van onze samenwerking."

De kwantummagnetische sensor maakt gebruik van een optisch gepompte magnetometer in een magnetisch schild om magnetische velden in de omgeving te verminderen en ervoor te zorgen dat ze niet worden gedetecteerd. In simpele termen, de sensor werkt door een damp in een kwantumtoestand te brengen, er een laserstraal doorheen laten schijnen en met behulp van een fotodetector zien hoeveel licht er door is gegaan. Hoe de atomaire damp zeer gevoelig interageert met het laserlicht hangt af van het magnetische veld. De kleine elektrische stroompjes in de neuronen in de hersenen leiden tot zeer kleine magnetische velden, zelfs buiten de hersenen, wat de sensor oppikt.