Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) — метод воздействия на нейроны мозга магнитными полями, при котором кратковременные магнитные импульсы индуцируют в мозге электрические токи. Он измеряет возникающие в результате магнитные поля и позволяет неинвазивно и эффективно исследовать функции мозга. Новый магнитный градиентометр для ТМС, разработанный британскими физиками, записывает активность человеческого мозга и распознает сердечную деятельность даже в присутствии помех.

Магнитометры с оптической накачкой считаются передовыми датчиками для измерения биомагнетизма. Они используются в магнитоэнцефалографии как «датчики нулевого поля», то есть могут обнаружить очень слабые магнитные поля на уровне нескольких фемтотесл. В то же время, такие датчики обычно чувствительны к помехам и требуют надежного экранирования.

Ученые из Университета Бирмингема пошли немного другим путем, сообщает Physics World. Они решили разработать датчик, который с высокой точностью работает в более сильных магнитных полях.

Созданный ими прототип — это, фактически, магнитный градиентометр с оптической накачкой, работающий при нелинейном магнитооптическом вращении: линейно поляризованный свет проходит через пар рубидия, делая атомы чувствительными к воздействию магнитных полей. Когда внешние магнитные поля меняются, частота прецессии атомов вокруг магнитных полей тоже меняется. Свет лазера позволяет заметить это. Другими словами, измерив изменения в свойствах света, можно измерить изменения в магнитном поле. Одна «ячейка» рубидиевого пара позволяет локально измерить внешнее магнитное поле. Две ячейки определяют градиент в магнитном поле, то есть датчик становится градиентометром.

Прототип успешно прошел эталонный для такого рода устройств тест на мозге человека. Затем они измерили магнитное поле сердцебиения пациента в здании с постоянно движущимися лифтами, без экранирования помещения. Результат не был идеальным, но ученые четко увидели магнитные характеристики пульса.

Исследователи убеждены в необходимости продолжения изучения магнитных градиентометров с оптической накачкой в двух направлениях: улучшения уже существующих датчиков и разработки датчиков, измеряющих разные типы нейронной активности одновременно.