Des chercheurs conçoivent le premier capteur quantique modulaire du cerveau et enregistrent un signal

Une équipe de scientifiques de l’université du Sussex a construit, pour la première fois, un scanner quantique modulaire du cerveau et l’a utilisé pour enregistrer un signal cérébral. C’est la première fois au monde qu’un signal cérébral est détecté à l’aide d’un capteur cérébral quantique modulaire. Il s’agit d’une étape importante pour tous les chercheurs travaillant sur la technologie d’imagerie cérébrale quantique, car les capteurs modulaires peuvent être mis à l’échelle, comme des briques Lego. En effet, les capteurs modulaires peuvent être mis à l’échelle, comme des briques Lego. L’équipe a également connecté deux capteurs comme des briques de Lego, prouvant ainsi que le balayage de l’ensemble du cerveau à l’aide de cette méthode est à portée de main – comme le détaille leur article, qui a été pré-publié. Cela n’a pas été possible avec les capteurs cérébraux quantiques actuellement disponibles dans le commerce aux États-Unis.

Ces dispositifs modulaires fonctionnent comme des briques de jeu en ce sens qu’ils peuvent être connectés entre eux. Cela ouvre la voie à un balayage de l’ensemble du cerveau à l’aide de la technologie quantique et à des avancées potentielles pour les maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer.

Le dispositif, qui a été construit au laboratoire des systèmes et dispositifs quantiques de l’université, utilise des capteurs quantiques ultra-sensibles pour capter les plus petits champs magnétiques et voir à l’intérieur du cerveau afin de cartographier l’activité neuronale.

L’équipe a appliqué les capteurs à l’extérieur du cuir chevelu d’un participant, près du cortex visuel du cerveau. Ils ont demandé au participant d’ouvrir et de fermer les yeux à intervalles de 10 à 20 secondes et ont pu détecter un signal. Il s’agit d’une action très simple, mais pour la voir se produire à l’intérieur du cerveau – de l’extérieur – il faut une technologie quantique extrêmement sophistiquée.

Thomas Coussens, étudiant en doctorat à l’université du Sussex, qui a construit le capteur, explique :
« Notre capteur quantique doit être exceptionnellement sensible pour capter les champs magnétiques du cerveau, qui sont en fait très faibles. Pour replacer les choses dans leur contexte, le champ magnétique d’un cerveau est un billion de fois plus faible que celui d’un aimant de réfrigérateur. »

« Comme notre dispositif est jusqu’à présent unique en ce qu’il est modulaire – et nous avons montré que la modularité fonctionne en connectant deux capteurs ensemble – nous prévoyons maintenant de développer ce projet en construisant d’autres capteurs pour en faire un système complet d’imagerie cérébrale. Cela pourrait permettre des avancées significatives dans la détection et le traitement de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer. »

« C’est l’aboutissement de nombreux mois de travail acharné et je suis ravi de voir notre premier signal cérébral à l’aide de nos propres capteurs quantiques, entièrement construits par nous, ici à l’université du Sussex. »

Le professeur Peter Krüger, physicien expérimental et directeur du programme de recherche quantique de l’université du Sussex, a expliqué :
« Comme notre capteur fonctionne sur une base modulaire, nous allons maintenant pouvoir le mettre à l’échelle pour créer des images beaucoup plus détaillées du cerveau ou de certaines parties du cerveau. Ce n’est pas possible avec le produit commercial actuellement disponible. Ce nouveau capteur construit à l’université du Sussex ouvre la voie à des capteurs quantiques produits au Royaume-Uni, ce qui est extrêmement important dans le paysage plus large de la technologie quantique britannique. »

« Le fait de disposer de ce capteur constitue une étape majeure dans la poursuite d’études interdisciplinaires impliquant des chercheurs allant des spécialistes de la conscience et des ingénieurs aux neuroscientifiques, ce qui est tout à fait dans l’esprit de la manière dont nous abordons la recherche ici à Sussex. »

Le professeur Kai Bongs, chercheur principal du UK Quantum Technology Hub Sensors and Timing, a déclaré :
« Nous sommes ravis de ce développement révolutionnaire réalisé par les chercheurs du Hub à l’Université de Sussex. Ces succès contribuent considérablement à faire progresser l’écosystème quantique britannique, nous rapprochant de l’exploitation de la technologie des capteurs quantiques dans des applications cliniques qui auront un réel impact sur la société. La création d’une solide capacité d’imagerie cérébrale quantique au Royaume-Uni est un excellent exemple de notre collaboration ».

Le capteur magnétique quantique utilise un magnétomètre à pompage optique à l’intérieur d’un bouclier magnétique pour réduire les champs magnétiques environnementaux et s’assurer qu’ils ne sont pas détectés. Pour simplifier, le capteur fonctionne en plaçant une vapeur dans un état quantique, en la faisant traverser par un faisceau laser et en utilisant un photodétecteur pour voir combien de lumière a traversé. La manière dont la vapeur atomique interagit avec la lumière laser dépend très sensiblement du champ magnétique. Les minuscules courants électriques dans les neurones du cerveau génèrent de très petits champs magnétiques, même à l’extérieur du cerveau, que le capteur capte.

yogaesoteric
7 juillet 2021