中国已经启动了一项计划,开发世界上最强大的脑扫描仪,它可以产生极强的磁场,首次观察活人脑中每个神经元的结构和活动。目标是建立世界上最强大的磁共振成像设备。
投射的扫描仪不仅会产生远远超出现有仪器所能提供的细节的快照,还会跟踪各种类型的化学物质,包括钠,磷和钾,它们通过神经纤维网络传递关键信号,以研究意识和与大脑有关的疾病,如作为帕金森氏症。
这项耗资十亿元的设备“将彻底改变大脑研究”,该项目的一位资深科学家表示,该项目位于中国南方广东省的深圳市。
该设施的总预算仍在建设中,将超过贵州平潭世界上最大的望远镜FAST(五百米孔径球面望远镜),这位不愿透露姓名的科学家说道,因为该计划没有完全公开。
科学家说,这种强大的“望远镜”不是瞄准天空,而是向内探测意识的起源和演变。
“它将向我们展示一个与以前看不见的现象不同的世界......甚至可能是灵魂,”他说。
研究人员说,灵魂 - 或人类意识 - 仍然是激烈辩论的内容。从宗教领袖到哲学家再到普通人,许多人认为它存在并有理论来描述或解释它。但科学界尚未找到任何物证来支持这些说法。
中国科学院深圳先进技术研究院于上月底发表声明,宣布该项目的第一阶段最近得到了中央政府的批准。
物理学家赵忠贤是该项目的科学顾问,他是超级材料科学领域的中国最高科学奖得主。
赵说,中国在超导材料,成像电子和工程设备等众多领域拥有坚实的基础和优势。他敦促项目团队击败其他国家的竞争对手并表示,这样做的唯一方法就是“自主创新”。
人体组织如器官,肌肉和大脑含有大量的水。例如,在强磁场中,水分子中的氢原子核以相同的方向排列和旋转。
通过向磁场施加无线电波,科学家可以使原子核以相反的方向旋转它们的自旋。然后逐渐降低磁场强度,核将一个接一个地返回其正常状态,释放弱无线电信号辐射。
检测和测量信号可以揭示组织的内部结构,血流的方向和速度或氧消耗的强度。在脑科学中,研究人员可以利用这些信息来推断,例如,在从事某些类型的认知任务时,大脑的哪些区域被打开或关闭。
这项被称为磁共振成像的技术还可以帮助研究或诊断包括帕金森病和阿尔茨海默氏症在内的神经退行性疾病。
一般来说,医院的MRI扫描仪产生1.5到3个特斯拉 - 这是以塞尔维亚裔美国物理学家尼古拉·特斯拉命名的磁力强度单位 - 尽管在美国和欧洲建造了更多强大的机器,可以产生多达11个特斯拉。新的中国设备可以产生多达14特斯拉。
虽然现有的MRI扫描仪只能共振氢原子核,但在14特斯拉时,磁场强度足以激发其他较重元素的原子核。
例如,含有钠,磷和钾的分子在从一个神经元到另一个神经元的电化学信号传输中起重要作用。
“如果我们能够以与氢相同的方式使这些元素产生共鸣,我们获得的信息将会像'繁荣,繁荣,繁荣'一样增加,”一位参与该项目的北京物理学家表示。
“我们可能第一次捕捉到人类意识的全貌,甚至是生命本身的本质。然后我们可以定义它们并解释它们如何在精确的物理术语中工作 - 就像牛顿和爱因斯坦定义和解释宇宙一样,“他说。
神经元的细胞体直径为4至100微米。研究人员表示,目前功能最强大的核磁共振成像机无法看到直径小于1毫米(1,000微米)的物体,但深圳新设备的分辨率将高达1微米。
参与该项目的科学家们非常兴奋,不仅因为该设备可能产生新的潜在发现,而且还因为未来的技术挑战。
今年早些时候,美国明尼苏达大学的研究人员拍摄了第一张带有10特斯拉机器的人体图片,该大学仅表示该设备“承诺以更精细的细节进行扫描”。没有提供扫描图像。
11特斯拉装置的建造最近也在法国完成,但它仍然只能共振氢原子核 - 不会产生更强的场 - 因为使用的超导材料与标准医院机器相同。
科学家表示,由于技术上的挑战,预算可能会不断上升,而且会有更多的延误。例如,法国的11特斯拉项目耗资2亿欧元(2.28亿美元),建设耗资10年,目前尚未发布图片。
只做有力度的揭秘。更多精彩,请关注微信公众号:星际联播。
继续阅读
阅读原文