英国诺丁汉大学的科学家开发了一项神经科学最新成果——一种自行车头盔改造的穿戴式脑扫描系统。该设备可以让儿童的脑扫描更简单、更可靠，促进对整个生命周期的脑发育研究。
参与者使用自行车头盔穿戴式脑扫描系统。图源：《自然·通讯》
脑磁图是一种通过大脑产生的弱磁场测量脑部活动的技术，受检者需要将头部置于特别敏感的测定器中，仪器可测出颅脑的极微弱的脑磁波，再用记录装置把这种脑磁波记录下来，形成图形。这一类的脑扫描技术可以提供关于大脑功能的有用信息。
然而，大部分扫描仪都是根据成人进行优化的，很难监控婴幼儿的脑活动。不仅头部大小存在差异，儿童还比成人更好动，这会影响到最终的扫描质量。
为了解决这个问题，在《自然通讯》上发表的一篇论文中，英国诺丁汉大学研究人员与牛津大学和UCL的研究人员合作，在自行车头盔里安装了一个可穿戴脑磁图设备。研究团队在头盔上固定了一些小型轻便的传感器，用于追踪头部运动，让扫描质量不会受到患者运动的影响。
同时，他们也在论文中展示了他们如何通过新颖的头盔设计增强了突破性的磁脑电图（MEG）技术，而且除了提供一种在整个生命周期内测量健康大脑功能的新方法之外，它还为研究儿童的一系列神经和心理健康状况（包括癫痫和自闭症）提供了机会。
脑部扫描仪具有自行车头盔设计，可简化测量
一般来说，脑细胞通过产生电流来进行操作和通信，而电流又可以产生在头部外部检测到的微小磁场。研究人员使用MEG测量这些磁场来绘制大脑功能图，这样就可以实时显示出在执行不同任务时大脑的哪些部位处于活动状态。
为了让成人与儿童都能佩戴自行车头盔，诺丁汉大学的研究团队通过使用非常轻便的新型“量子”传感器，将能大量减少头盔的重量，其可以适应任何头部尺寸。因为新传感器可以放置在非常靠近头部的位置，所以与传统设备相比，它们可以拾取的信号量大大增加。研究人员还开发了特殊的电磁线圈，可以精确控制背景磁场，从而可以在个人自由移动时对其进行扫描。
研究人员补充说：“最初的原型扫描仪是定制的3D打印头盔，换句话说，只有一个人可以使用它。它非常笨重，看上去很吓人。在这里，我们想对其进行调整以便于儿童使用，这意味着我们必须设计出更轻巧、更舒适的设备，但仍需要与量子传感器进行足够的接触才能从大脑接收信号，因此我们设计并构建了一种新型的自行车头盔样式的设计，并且能够可以成功地分析2岁和5岁孩子在日常活动中的大脑活动。
测试中，他们用这个设备记录了2岁和5岁幼童的大脑对外部接触的反应。儿童可以在家或骑车时佩戴一个同款头盔，先习惯一下，从而减少实际扫描时的焦虑感。研究人员用该头盔记录了一名青少年打电子游戏时和一名24岁年轻人弹尤克里里时的脑活动，证明该头盔可以调节适应各种头型和尺寸。
除了观察儿童的大脑活动之外，研究人员还使用扫描仪检查了学习乐器的成年人的大脑活动。这种情况提供了一种在有人从事自然任务时检查大脑活动的方法。这对于常规的MEG设备是不可行的，因为弹奏乐器的动作需要头部和手臂移动，而这在以前是不可能的。