Billede af en høj-følsom magnetfelts diamantsensor, der anvendes i kvanteteknologien.  Fotograf: Jonas Neergaard-Nielsen and Sepehr Ahmadi

Kvantefysik giver ny viden om hjernen

onsdag 17 jan 18

Kontakt

Ulrik Lund Andersen
Professor
DTU Fysik
45 25 33 06

Kontakt

Axel Thielscher
Lektor
DTU Elektro
45 25 53 13

Nyt stort forskningsprojekt mellem kvantefysikere og neurofysiologer skal skabe en større forståelse af hjernen.

Kvantefysikere har i de sidste par år udviklet nye måleteknologier, der ved at måle magnetiske felter frem for elektroniske gør det muligt at få langt mere præcise, hurtige og højtopløselige billeder af hjernen, end det hidtil har været muligt.

I et nyt projekt vil et team af bl.a. ledende kvantefysikere og forskere med indsigt i billeddannelse via bl.a. MR scanning for første gang afprøve og videreudvikle den nye teknologi på biologisk og neurofysiologisk materiale. Målet er at skabe billeder af hjernen i meget høj opløsning og med stor følsomhed.   

”Menneskets hjerne er et usædvanligt komplekst system, hvis funktion vi ikke helt forstår i dag. Det er derfor en af nutidens største udfordringer at få en dybere forståelse af hjernen og dens underliggende principper,” fortæller professor Ulrik Lund Andersen, DTU Fysik, der er leder af det nye projekt.

"Menneskets hjerne er et usædvanligt komplekst system, hvis funktion vi ikke helt forstår i dag"

”Med en større viden om, hvordan hjernen fungerer, og hvordan signaler i hjernen bevæger sig, vil det også være muligt at finde ud af, hvordan hjernerelaterede sygdomme som eksempelvis Alzheimer kan afhjælpes. Det ligger dog endnu et stykke ud i fremtiden, før vi har den viden,” siger Ulrik Lund Andersen.

Meget detaljerede billeder
Forskergruppen på DTU har allerede udviklet en række nye måleteknikker ved hjælp af kvantefysiske principper, som giver meget detaljerede billeder af menneskeligt væv og musehjerner, som teknikken har været afprøvet på. Disse teknikker skal nu videreudvikles og forfines – samtidig med at de nyudviklede kvanteteknologiske målemetoder for første gang skal bringes i anvendelse inden for biologiske og neurofysiologiske områder.

”Det kommende projekt bliver en slags proof of concept. Vi skal bevise, at det er muligt at anvende vores teknikker til at måle muskel- og hjerneaktivitet i levende væv. De praktiske målinger vil samtidig give os de nødvendige input til at kunne videreudvikle vores målemetoder, så de bliver endnu bedre” siger seniorforsker Axel Thielscher, der er lektor på DTU Elektro og seniorforsker på Hvidovre Hospital. Han arbejder til daglig med MR-scanninger og er imponeret over de billedmæssige resultater, der allerede er opnået med kvanteteknologien.

Forskerne på DTU arbejder med tre forskellige metoder, der giver forskellige resultater i forhold til følsomhed og billedopløsning. Metoderne skal bruges til henholdsvis påvisning af aktivitet i muskler, nerver og indhold af molekyler. På sigt er det tanken, at systemerne skal bruges til at kunne gengive billeder af både hele hjernen, dens kredsløb og af de mindste synapser med en opløsning på nano-molekylært niveau.

En større viden om hjernen er ikke kun interessant i forhold til den medicinske verden og muligheden for at kunne forhindre eller kurere sygdomme. Viden om hjernens funktioner vil også kunne anvendes i mange andre sammenhænge. Eksempelvis vil handicappede med en kunstig legemsdel få fortrin af ny viden, der kan lære os, hvordan hjernen f.eks. får en arm til at udføre de ønskede bevægelser.

Ulrik Lund Andersens projekt er et af tre projekter, der netop har modtaget hver 15 mio. kr. fra Novo Nordisk Fonden. Bevillingerne er en del af fondens Interdisciplinary Synergy Programme, der yder støtte til nytænkende, tværdisciplinær forskning. Programmet tager afsæt i, at mange sundhedsmæssige udfordringer og spørgsmål kræver løsninger, som ikke findes ved en traditionel fagspecifik tilgang alene.

I projektet deltager også professor Hartwig Siebner, Hvidovre Hospital og lektor Jean-Francois  Marie Perrier, Københavns Universitet.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.
http://www.fysik.dtu.dk/om-dtu-fysik/nyheder/nyhed?id=4FA5BBBB-7279-4410-8C9F-51FC969CC254
15 NOVEMBER 2018