Выявление слабых магнитных полей с помощью МРТ при наличии протяжённого токового диполя в проводящей сфере: модель прямого выявления нейронных токов в головном мозге

Для оценки возможности прямого выявления нейронной активности в головном мозге методом МРТ токи нейронов моделировали как протяжённый токовый диполь, расположенный в проводящей сфере. Рассчитали пространственное распределение магнитного поля, создаваемого таким диполем внутри сферы, в том числе вблизи источника тока и в его пределах. Рассчитанное изменение поля экспериментально подтвердили, измерив изменение фазы МР-сигнала в сфере с модельным диполем. Также оценили влияние рассчитанного распределения магнитного поля на фазу и модуль сигнала на МР-изображениях. Расчётная минимальная обнаруживаемая величина дипольного момента при обычных экспериментальных условиях составила около 4,5 нА·м. Это сопоставимо с моментами диполей, возникающих при вызванной нейронной активности, и примерно на порядок меньше ожидаемых при спонтанной активности. Минимальная обнаруживаемая величина дипольного момента возрастает по мере увеличения пространственного размера первичного распределения тока. В эксперименте удалось обнаружить поле напряжённостью (1,1 ± 0,5) × 10⁻¹⁰ Т, соответствующее максимальному результирующему полю, создаваемому диполем с моментом 6,3 нА·м и пространственным размером 3 × 3 × 2 мм³.