magnetoencefalografia

Il magnetoencefalografia studia l'attività magnetica del cervello. Insieme ad altri metodi, viene utilizzato per modellare le funzioni cerebrali. Questa tecnica è utilizzata principalmente nella ricerca e per la pianificazione di interventi neurochirurgici difficili sul cervello.

Cos'è la magnetoencefalografia?

Magnetoencefalografia, chiamata anche MEG è un metodo di esame che determina l'attività magnetica del cervello. La misura viene eseguita da sensori esterni, i cosiddetti SQUID. Gli SQUID funzionano sulla base di bobine superconduttive e possono registrare i più piccoli cambiamenti nel campo magnetico. Il superconduttore richiede una temperatura che è quasi zero assoluto.

Questo raffreddamento può essere ottenuto solo con elio liquido. I magnetoencefalografi sono dispositivi molto costosi, soprattutto perché per funzionare ogni mese sono necessari circa 400 litri di elio liquido. La principale area di applicazione di questa tecnologia è la ricerca. Argomenti di ricerca sono, ad esempio, il chiarimento della sincronizzazione di diverse aree cerebrali durante le sequenze di movimento o la delucidazione dello sviluppo di un tremore. La magnetoencefalografia viene utilizzata anche per identificare l'area del cervello responsabile di un'epilessia esistente.

Funzione, effetto e obiettivi

La magnetoencefalografia viene utilizzata per misurare i piccoli cambiamenti nel campo magnetico che si generano durante l'attività neuronale del cervello. Le correnti elettriche vengono stimolate nelle cellule nervose quando lo stimolo viene trasmesso.

Ogni corrente elettrica crea un campo magnetico. La diversa attività delle cellule nervose crea un modello di attività. Esistono modelli di attività tipici che caratterizzano la funzione delle singole aree cerebrali in diverse attività. In presenza di malattie, tuttavia, possono sorgere schemi devianti. Nella magnetoencefalografia, queste deviazioni vengono rilevate da lievi cambiamenti nel campo magnetico.

I segnali magnetici del cervello generano tensioni elettriche nelle bobine del magnetoencefalografo, che vengono registrate come dati di misurazione. I segnali magnetici nel cervello sono estremamente piccoli rispetto ai campi magnetici esterni. Sono nella gamma di poche femtotesla. Il campo magnetico terrestre è già 100 milioni di volte più forte dei campi generati dalle onde cerebrali.

Questo mostra le sfide del magnetoencefalografo nel proteggerli dai campi magnetici esterni. Di regola, il magnetoencefalografo è quindi installato in una cabina schermata elettromagneticamente. Lì, l'influenza dei campi a bassa frequenza di vari oggetti azionati elettricamente viene attenuata. Inoltre, questa camera di schermatura protegge dalle radiazioni elettromagnetiche.

Il principio fisico della schermatura si basa anche sul fatto che i campi magnetici esterni non dipendono dalla posizione quanto i campi magnetici generati dal cervello. L'intensità dei segnali magnetici del cervello diminuisce quadraticamente con la distanza. I campi che dipendono meno dalla posizione possono essere soppressi dal sistema di bobine del magnetoencefalografo. Questo vale anche per i segnali magnetici dei battiti cardiaci. Sebbene il campo magnetico terrestre sia relativamente forte, non interferisce con la misurazione.

Ciò deriva dal fatto che è molto costante. L'influenza del campo magnetico terrestre è evidente solo quando il magnetoencefalografo è esposto a forti vibrazioni meccaniche. Un magnetoencefalografo è in grado di registrare l'attività totale del cervello senza indugio. I moderni encefalografi magnetici contengono fino a 300 sensori.

Hanno un aspetto simile a un elmo e sono posizionati sulla testa per la misurazione. Nei magnetoencefalografi si distingue tra magnetometri e gradiometri. Mentre i magnetometri hanno una bobina di raccolta, i gradiometri contengono due bobine di raccolta a una distanza da 1,5 a 8 cm. Come la camera di schermatura, le due bobine hanno l'effetto che i campi magnetici con poca dipendenza spaziale vengono soppressi anche prima della misurazione.

Ci sono già nuovi sviluppi nel campo dei sensori. Quindi sono stati sviluppati mini-sensori che funzionano anche a temperatura ambiente e possono misurare intensità di campo magnetico fino a un picotesla. Importanti vantaggi della magnetoencefalografia sono la sua elevata risoluzione temporale e spaziale. La risoluzione temporale è migliore di un millisecondo. Ulteriori vantaggi della magnetoencefalografia rispetto all'EEG (elettroencefalografia) sono la sua facilità d'uso e la modellazione numericamente più semplice.

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Rischi, effetti collaterali e pericoli

Non sono previsti problemi di salute quando si utilizza la magnetoencefalografia. La procedura può essere utilizzata senza rischi. Tuttavia, va notato che parti metalliche sul corpo o tatuaggi con pigmenti colorati contenenti metallo potrebbero influenzare i risultati della misurazione durante la misurazione.

Oltre ad alcuni vantaggi rispetto all'EEG (elettroencefalografia) e ad altri metodi per esaminare la funzione cerebrale, presenta anche degli svantaggi. L'elevata risoluzione temporale e spaziale si rivela chiaramente un vantaggio. È anche un esame neurologico non invasivo. Il principale svantaggio, tuttavia, è l'ambiguità del problema inverso. Nel caso del problema inverso, il risultato è noto. Tuttavia, la causa che ha portato a questo risultato è in gran parte sconosciuta.

Per quanto riguarda la magnetoencefalografia, questo fatto significa che l'attività misurata delle aree cerebrali non può essere chiaramente assegnata a una funzione o disturbo. Un'assegnazione riuscita è possibile solo se si applica il modello elaborato in precedenza.La modellazione corretta delle singole funzioni cerebrali può essere ottenuta solo accoppiando la magnetoencefalografia con gli altri metodi di esame funzionale.

Questi metodi metabolicamente funzionali sono la risonanza magnetica funzionale (fMRI), la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS), la tomografia a emissione di positroni (PET) o la tomografia computerizzata a emissione di fotone singolo (SPECT). Questi sono metodi di imaging o spettroscopici. La combinazione dei loro risultati porta a una comprensione dei processi che avvengono nelle singole aree cerebrali. Un altro svantaggio del MEG è l'alto fattore di costo del processo. Questi costi derivano dall'uso di grandi quantità di elio liquido, necessario nella magnetoencefalografia, per mantenere la superconduttività.