Квантовый сенсор в алмазе измерил нейронную активность среза мозга мыши

N+1Наука

Алмаз помог измерить нейронную активность мозга на микромасштабе

Елизавета Чистякова

James Luke Webb et. al / arXiv, 2022

Ученые из трех стран неинвазивно измерили нейронную активность мозга мыши на микроуровне с помощью квантового датчика на основе азотно-замещенной вакансии в алмазе. Сенсор способен улавливать сверхслабые магнитные поля, возникающие при прохождении ионных токов в аксонах мозга, а также слабые изменения нейронной активности, подобные тем, что возникают при нейродегенеративных заболеваниях. Метод не требует физического взаимодействия с тканями и, в отличие от магнитоэнцефалографии, не нуждается в таких специфических условиях, как сверхнизкие температуры или высокие плотности атомного газа, пишут ученые в статье на arXiv.org.

Изучение активности мозга на уровне отдельных нейронов интересует ученых не только с научной точки зрения, но и с медицинской. Дело в том, что при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера или склероз, изменения в организме появляются задолго до первых симптомов, в частности возникают нарушения распространения потенциалов действия в мозге. Изучение таких отклонений на микромасштабе может не только помочь ученым понять механизмы возникновения заболевания, но и, вероятно, разработать лечение на ранних стадиях.

На сегодняшний день ранние проявления нейродегенеративных заболеваний изучают на трансгенных мышах с нарушениями, подобными тем, что возникают в мозге больного человека. При этом методы, которые используют ученые, требуют либо вживления электродов в ткани мозга животного, либо использования лазерного излучения вкупе с токсичными красками, чувствительными к напряжению. Подобное грубое взаимодействие с объектом исследования может повлиять на точность результата и делает небезопасным применение технологий in vivo.

Неинвазивные методы исследования, при которых отсутствует взаимодействие с тканями, могли бы помочь избежать таких проблем, однако на сегодняшний день их пространственное разрешение не достаточно велико для наблюдения отдельных нейронов. Наиболее подробную картину нейронной активности с детализацией до 0,5 сантиметра предоставляет магнитоэнцефалография (МЭГ), при которой измеряется сверхслабые магнитные поля, возникающие согласно уравнениям Максвелла при прохождении ионного тока по аксонам. Основной фактор, препятствующий увеличению точности метода — невозможность приближения детекторов вплотную к тканям из-за сверхнизких температур, необходимых для МЭГ на СКВИД-магнетометрах, и высоких плотностей атомного газа в случае МЭГ на SURF-магнетометрах.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Тихоходкам набили татуировки электронным пучком Тихоходкам набили татуировки электронным пучком

Китайские материаловеды нанесли татуировки живым тихоходкам

N+1
Австралийская мистерия: акула в аквариуме внезапно выплюнула татуированную руку Австралийская мистерия: акула в аквариуме внезапно выплюнула татуированную руку

Как человеческая рука попала в желудок акулы?

ТехИнсайдер
В средневековом европейском борделе похоронили трехмесячного мальчика В средневековом европейском борделе похоронили трехмесячного мальчика

Ученые описали захоронение младенца в средневековом борделе Бельгии

N+1
Часы Часы

Времена меняются так стремительно, что часы бьют рекорды один за другим

Robb Report
Дискуссия о формате: почему российской рознице нужны единые стандарты регулирования Дискуссия о формате: почему российской рознице нужны единые стандарты регулирования

Государство хочет установить правила регулирования работы маркетплейсов

Forbes
Что известно о египетской мумии, которая, возможно, принадлежит Нефертити Что известно о египетской мумии, которая, возможно, принадлежит Нефертити

После развода с фараоном царица как сквозь землю провалилась

Maxim
Команда! Команда!

Команды наших любимых брендов — Ushatava и Autentiments

Собака.ru
Названы 15 растений, которые заставят сад благоухать полгода подряд. А вы такие сажаете? Названы 15 растений, которые заставят сад благоухать полгода подряд. А вы такие сажаете?

Немного магии — и участок будет утопать в цветах с апреля по октябрь

Вокруг света
Сострадать самому себе: как и зачем этому учиться Сострадать самому себе: как и зачем этому учиться

Как с помощью самосострадания можно не только утешить, но и мотивировать себя

Psychologies
Убийственная сила сестринства: как женщины объединяются, чтобы избавиться от абьюзера Убийственная сила сестринства: как женщины объединяются, чтобы избавиться от абьюзера

Черная комедия о семье сильных женщин, в которую крайне неудачно попал абьюзер

Forbes
Открыт уникальный тип марсианского северного сияния: посмотрите, как оно красиво Открыт уникальный тип марсианского северного сияния: посмотрите, как оно красиво

Астрономы по-новому взглянули на удивительное марсианское явление

ТехИнсайдер
«Стильной нужно быть сейчас, а не когда похудеете»: стилист о бодипозитиве и любви к себе «Стильной нужно быть сейчас, а не когда похудеете»: стилист о бодипозитиве и любви к себе

Как найти причины быть красивой в любом весе уже сегодня?

Psychologies
Парад у Медного всадника, гулянье на Марсовом поле и… перенос полицейской будки Парад у Медного всадника, гулянье на Марсовом поле и… перенос полицейской будки

Юбилейные торжества в честь Петра Великого были скорее исключением, чем правилом

Дилетант
Диетологи разрешили не отдавать ужин врагу Диетологи разрешили не отдавать ужин врагу

Распределение калорий в течение дня не влияет на успешность похудения

N+1
Кто-то. Наверное, ты Кто-то. Наверное, ты

Писательская карьера Степановой – образец своего времени

Правила жизни
Космический лифт и летающий поезд: пять изобретений Константина Циолковского Космический лифт и летающий поезд: пять изобретений Константина Циолковского

Его исследования заложили основу для освоения космоса и изобретения самолетов

Forbes
Вигго Мортенсен — о «Преступлениях будущего», Кроненберге и пророческих фильмах Вигго Мортенсен — о «Преступлениях будущего», Кроненберге и пророческих фильмах

Вигго Мортенсен — о работе с телесностью и съемочном процессе

Правила жизни
Точка подозрения Точка подозрения

Как современное искусство заставляет смотреть на сексуальное насилие

Weekend
Николь Кидман Николь Кидман

Николь Кидман исполнилось пятьдесят пять

ЖАРА Magazine
Зеркальные легкие ядра отличились от тяжелых частотой рождения нуклонных пар Зеркальные легкие ядра отличились от тяжелых частотой рождения нуклонных пар

Исследование поможет лучше понять, как устроены нуклон-нуклонные взаимодействия

N+1
Как отформатировать жесткий диск несколькими способами Как отформатировать жесткий диск несколькими способами

Что делать, если нужно отформатировать жесткий диск?

CHIP
Все еще будет: пять реальных историй, которые помогут поверить в лучшее Все еще будет: пять реальных историй, которые помогут поверить в лучшее

Пять книг о сложных судьбах удивительных людей

СНОБ
«Работаю над тем, чтобы принять форму груши»: за что мир полюбил Селесту Барбер «Работаю над тем, чтобы принять форму груши»: за что мир полюбил Селесту Барбер

Селеста Барбер — блогер, прославившаяся пародиями на интернет-красавиц

Forbes
Как часто на самом деле нужно мыть голову? Ответ на волнующий вопрос Как часто на самом деле нужно мыть голову? Ответ на волнующий вопрос

Рассказываем, сколько раз в неделю на самом деле нужно мыть голову!

ТехИнсайдер
Употребление любого вида кофе снизило смертность от всех причин Употребление любого вида кофе снизило смертность от всех причин

Употребление кофе снижает сердечно-сосудистую заболеваемость

N+1
Зачем в самолетах пепельницы, если на борту лайнера нельзя курить? Зачем в самолетах пепельницы, если на борту лайнера нельзя курить?

Зачем в самолетах встроенные пепельницы в туалетах, если курить нельзя?

ТехИнсайдер
Смесь тираннозавра, косатки и варана: как жил талассотитан, жестокий исполин Мелового периода Смесь тираннозавра, косатки и варана: как жил талассотитан, жестокий исполин Мелового периода

Миллионы лет назад агрессивный хищник терроризировал моря и океаны

Вокруг света
Как многодетная мать в декрете запустила бизнес по подбору одежды и привлекла 18 млн руб. от совладельца «Персоны» Как многодетная мать в декрете запустила бизнес по подбору одежды и привлекла 18 млн руб. от совладельца «Персоны»

Как Ольга Ким создала бизнес по подбору и доставке одежды в боксах Style Box

Inc.
ClubSwan 80 ClubSwan 80

My Song — первая лодка проекта ClubSwan 80

Y Magazine
Шопинг против революции: как изобретатель универмага изменил мир Шопинг против революции: как изобретатель универмага изменил мир

Универсальные магазины были созданы, чтобы предотвратить восстания

Вокруг света
Открыть в приложении