一种超灵敏的多通道脑磁图（MEG）系统，用于无创地单次检测大脑皮层的群体电活动（即“皮层群体尖峰”）

《Scientific Reports》：An ultra-sensitive multi-channel MEG system for the non-invasive single-trial detection of cortical population spikes

　　

摘要

我们描述了一种高灵敏度的12通道脑磁图（MEG）系统的设计与性能，该系统可在磁屏蔽室内使用。该记录系统的目的是在单次试验水平上，测量由正中神经电刺激引发的空间分辨度高频率（450–850 Hz）的体感诱发电位（hfSERs）。该系统采用在超低噪声杜瓦瓶中运行的电流感应超导量子干涉装置（SQUIDs）。传感器头由9个多匝六边形信号磁力计、2个单匝圆形参考磁力计以及1个圆形轴向梯度计组成。由于杜瓦瓶尺寸的限制，我们在最小化磁场噪声与各个MEG通道的空间分布之间找到了平衡。使用目前由德国物理技术联邦研究所（Physikalisch-Technische Bundesanstalt）制造的SQUIDs，预计最小白噪声性能为\(\mathrm {\approx 380~aT/Hz^{1/2}}\)，在感兴趣的频率范围内实际实现的噪声性能为\(\mathrm {\approx 500~aT/Hz^{1/2}}\)。此外，对hfSERs的神经元磁场的模拟预测，我们系统的峰峰值强度为35 fT，这与之前的记录结果一致。我们还提出了提高MEG设备动态范围的措施，并展示了体内测量结果，证明了在单次试验水平上能够空间分辨出幅度为\(\mathrm {\approx 50~fT_{pp}}\)的hfSERs。