Tendencias21
Detectan una débil señal cerebral con un sensor cuántico

Detectan una débil señal cerebral con un sensor cuántico

Un sensor cuántico externo es capaz de captar los débiles campos magnéticos que genera la actividad neuronal y de describir lo que pasa dentro del cerebro cuando abrimos y cerramos los ojos.

Un equipo de científicos de la Universidad de Sussex ha construido por primera vez un sensor cuántico modular y lo ha utilizado para registrar una señal cerebral.

El dispositivo emplea sensores cuánticos ultrasensibles para captar campos magnéticos minúsculos y mapas de la actividad neuronal dentro del cerebro.

Los sensores, que aprovechan las propiedades fundamentales de los átomos para detectar campos magnéticos, se colocaron en el exterior del cuero cabelludo de un voluntario al que le pidieron que abriera y cerrara los ojos cada 10 o 20 segundos.

Los sensores detectaron desde fuera del cerebro la señal neuronal de este movimiento, lo que requiere una tecnología cuántica enormemente sofisticada.

El sensor capta los campos magnéticos del cerebro, que son muy débiles: hasta un millón de veces menores que el del imán que tenemos en la puerta de la nevera, explica uno de los autores, Thomas Coussens, en un comunicado.

Los sensores ultrasensibles consiguen observar así el interior del cerebro y cartografiar la actividad neuronal a través de los tenues campos magnéticos del cerebro.

Tema relacionado: Accedemos a los misterios más profundos del cerebro humano

Una imagen de la señal cerebral que fue registrada. Universidad de Sussex,

Campos magnéticos

Las pequeñas corrientes eléctricas que surgen de las neuronas generan campos magnéticos muy pequeños perceptibles incluso fuera del cerebro, que es lo que captan los sensores.

Básicamente, los sensores utilizan un magnetómetro (instrumento que mide la fuerza y la dirección de un campo magnético) para explorar el interior del cerebro.

Situado dentro de un escudo magnético para bloquear otros campos, incluido el de la Tierra, el magnetómetro utilizado en este experimento es de bombeo óptico, que puede medir absolutamente todo el campo magnético.

El dispositivo funciona poniendo el vapor creado por el magnetómetro en un estado cuántico: entonces le envía un rayo láser y usa un fotodetector para ver cuánta luz lo ha atravesado.

La forma en que el vapor atómico interactúa con la luz láser depende del campo magnético. El modelado matemático de estos campos magnéticos cerebrales permite generar imágenes de la dinámica neuronal en ese momento.

Nuevo desarrollo

Este no es el primer sensor cuántico que se usa para analizar el cerebro humano.

El pasado febrero, investigadores de la Universidad de Nottingham y del University College London desarrollaron un sensor cuántico capaz de medir sin interferencias y en tiempo real el campo magnético del cerebro, así como de observar la funcionalidad de sus 90.000 millones de neuronas.

El sensor de la Universidad de Sussex tiene una particularidad específica respecto a este anterior desarrollo: es modular, lo que quiere decir que se puede ir agrandando con nuevas piezas, al estilo de un Lego, y utilizarse para analizar toda la actividad cerebral.

La experiencia, que explican en un artículo publicado en arXiv, constituye toda una innovación tecnológica: es la primera vez que se detecta una señal cerebral utilizando un sensor cerebral cuántico modular.

Lego cuántico

Es un hito importante para todos los científicos que trabajan en la tecnología de imágenes cuánticas del cerebro, porque los sensores modulares se pueden ampliar añadiéndoles módulos, destacan los investigadores.

De hecho, en este primer experimento, los investigadores conectaron dos sensores como ‘ladrillos de Lego’ y ampliaron el análisis del cerebro, lo que demuestra que el escaneo de todo el cerebro con este método está al alcance de esta tecnología.

Por ello, los investigadores se proponen construir más sensores del mismo tipo que se puedan acoplar y convertirse en un generador de imágenes de todo el cerebro.

Esta versión ampliada podría proporcionar avances significativos en la detección y administración de tratamiento para enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, según sus creadores.

Más allá

Lo importante de estas tecnologías, que se basan en el estudio del cerebro a través de las débiles campos magnéticos que generan las neuronas, es que permiten ir más allá de la estructura anatómica del cerebro para buscar anomalías.

A través de los campos magnéticos, consiguen acceder a la forma en que funciona el cerebro, ya que en muchas ocasiones es la función del cerebro la que se ve alterada y la que provoca trastornos, como la epilepsia o algunas formas de demencia.

Referencia

Modular optically-pumped magnetometer system. Thomas Coussens et al. arXiv:2106.05877 [physics.atom-ph]

 

 

 

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • ¿El próximo Einstein será un algoritmo? Nace la primera científica artificial que genera conocimiento 2 junio, 2025
    Una inteligencia artificial ha concebido, ejecutado y escrito una investigación original que ha sido aceptada en ACL 2025, uno de los foros científicos más prestigiosos del mundo. Zochi es la primera científica artificial reconocida por la élite.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Crean un "hormigón viviente" que se repara a sí mismo 2 junio, 2025
    Un equipo de investigadores ha desarrollado un tipo de concreto que puede curarse a sí mismo aprovechando el poder del liquen sintético. Mejora notablemente intentos anteriores de producir hormigón "vivo" hecho con bacterias, ya que el nuevo material logra ser completamente autosuficiente.
    Redacción T21
  • El eco cuántico del cerebro: ¿estamos entrelazados con nuestros pensamientos? 2 junio, 2025
    El entrelazamiento cuántico, la "acción fantasmal a distancia" que tanto intrigó a Einstein, podría no ser solo una rareza del microcosmos, sino que tendría un eco medible en los procesos cognitivos inconscientes mediante un aparente fenómeno “supercuántico”.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Un enorme desierto en Asia se está transformando en un vergel gracias al cambio climático 1 junio, 2025
    Los hallazgos de un nuevo estudio muestran que la ecologización del desierto de Thar ha sido impulsada principalmente por más lluvias durante las temporadas de monzones de verano, un aumento del 64% en las precipitaciones en general por el cambio climático y, en segundo lugar, por la infraestructura de riego que lleva el agua subterránea […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • La NASA está observando una enorme y creciente anomalía en el campo magnético de la Tierra 31 mayo, 2025
    La NASA está haciendo un seguimiento detallado de la "abolladura" o "bache" en el campo magnético terrestre descubierta en 1961, que crece rápidamente y podría ser el preludio de una inversión geomagnética: ocurre cuando los polos magnéticos norte y sur intercambian posiciones.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Los árboles pueden predecir las erupciones volcánicas 30 mayo, 2025
    La NASA, en colaboración con el Instituto Smithsonian, en Estados Unidos, está desarrollando nuevos métodos para anticipar erupciones volcánicas. Cuando el magma asciende a la superficie libera dióxido de carbono, y los árboles cercanos que absorben ese gas se vuelven más verdes y frondosos. Satélites como Landsat 8 vigilan la vegetación en zonas volcánicas, captando […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Los delfines se ponen nombres "en clave" 30 mayo, 2025
    Un nuevo estudio ha identificado que los delfines no solo se dan nombres para reconocerse, sino que además estas denominaciones podrían esconder información secreta o "en clave", que estaría ligada a los sistemas sociales que sustentan el equilibrio de sus comunidades.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Sorprenden a una “estrella araña” devorando a su compañera 30 mayo, 2025
    Una colaboración internacional de astrónomos ha identificado un extraño sistema estelar en el que un púlsar conocido como “estrella araña” devora material de su estrella compañera, en un hallazgo que representa un eslabón perdido en la evolución de sistemas binarios compactos. 
    Redacción T21
  • Planetas a la deriva: el origen caótico de los mundos lejanos respalda la existencia del Planeta Nueve 30 mayo, 2025
    En los márgenes más remotos de los sistemas planetarios, gigantes invisibles orbitan en silencio. Un nuevo modelo sugiere que estos mundos distantes son productos inevitables del caos primordial que reina cuando las estrellas y sus planetas compiten por sobrevivir en los abarrotados viveros estelares. ¿Podría nuestro propio Sistema Solar albergar uno de estos esquivos colosos?
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Unas gafas de realidad mixta devuelven "el mundo entero" a las personas con pérdida parcial de la visión 29 mayo, 2025
    Una técnica desarrollada por oftalmólogos e informáticos canadienses devuelve la visión perdida a personas afectadas por una lesión cerebral, que han sufrido la reducción de gran parte de su campo visual. Las gafas de realidad mixta registran y "proyectan" ese sector que las personas no pueden ver con sus ojos.
    Pablo Javier Piacente / T21