Modular Arrays for High Precision Wearable MEG

Le cerveau humain est une source constante de minuscules murmures magnétiques, des signaux électriques qui ondulent à travers l'esprit lorsque nous pensons, ressentons et bougeons. Pendant des décennies, les scientifiques ont tenté d'écouter ces murmures grâce à une technologie appelée magnétoencéphalographie, ou MEG. Traditionnellement, cela nécessitait une machine massive et coûteuse maintenue à des températures plus froides que l'espace extérieur, où les capteurs doivent être éloignés de la tête pour éviter de geler. Cette distance brouille le signal, et le casque rigide et lourd force la personne à rester parfaitement immobile, rendant impossible l'étude du fonctionnement du cerveau pendant qu'une personne marche, parle ou interagit avec le monde. Une nouvelle génération de capteurs, connus sous le nom de magnétomètres à pompage optique, a changé la donne en permettant des mesures prises directement contre le cuir chevelu, offrant un détail beaucoup plus précis et la promesse d'un système mobile et portable. Cependant, faire fonctionner efficacement ces systèmes portables a été un puzzle difficile, forçant souvent les chercheurs à choisir entre la qualité des données et la liberté de mouvement.

Pendant longtemps, la seule façon d'obtenir des enregistrements mobiles et précis était de créer un casque rigide personnalisé pour chaque individu, moulé spécifiquement selon la forme de sa tête. Bien que ces casques personnalisés, appelés « scanner-casts », fonctionnent bien, ils étaient lents et coûteux à fabriquer, nécessitant un examen médical distinct avant chaque expérience et prenant des heures pour échanger les capteurs entre différentes personnes. Ce goulot d'étranglement rendait l'étude de nombreuses personnes ou l'observation de comportements naturels peu pratique. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont abordé ce problème en conceissant une calotte flexible et modulaire qui s'adapte à toutes les tailles de tête sans nécessiter de moulage personnalisé. Ils ont construit un système où les capteurs sont disposés dans une calotte qui peut être ajustée et réutilisée, éliminant le besoin de casques uniques et coûteux tout en maintenant les capteurs proches du cuir chevelu.

Pour voir si ce nouveau design pouvait réellement rivaliser avec les meilleures méthodes existantes, l'équipe a d'abord réalisé des simulations informatiques pour cartographier la capacité de leur calotte à capturer les signaux cérébraux par rapport à un arrangement idéal et parfait de capteurs ainsi qu'à une solution mobile disponible dans le commerce. Ces simulations ont montré que leur conception modulaire pouvait capturer le champ magnétique du cerveau avec une force et une clarté qui égalent la configuration idéale et surpassent les options commerciales actuelles. Mais les simulations ne sont qu'une prédiction, les chercheurs ont donc ensuite testé le système sur cinq personnes réelles. Ils ont enregistré l'activité cérébrale pendant que les participants portaient la calotte, prouvant que le dispositif fonctionnait en pratique. Ils ont également partagé un guide complet sur la préparation et l'analyse des données de ces enregistrements, garantissant que d'autres scientifiques puissent reproduire le processus.

Les résultats montrent que cette nouvelle approche basée sur une calotte élimine le compromis habituel entre la qualité du signal, la mobilité et la praticité. En utilisant un design adapté à toutes les tailles de tête, les chercheurs ont rendu possible le passage de configurations lentes et sur mesure à un système capable de gérer de nombreux participants rapidement, rapprochant la vitesse de l'imagerie cérébrale de celle d'autres examens médicaux courants. Cette avancée signifie que la surveillance cérébrale de haute précision n'est plus enfermée dans une machine lourde et stationnaire ou limitée à quelques participants chanceux dotés de casques personnalisés. Au lieu de cela, elle ouvre la porte à l'étude du cerveau alors que les gens s'engagent dans des comportements naturels et quotidiens, offrant une fenêtre plus claire sur le fonctionnement de l'esprit dans le monde réel.