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

Инвазивные змеи на Гуаме не смогли проглотить половину убитых птиц Инвазивные змеи на Гуаме не смогли проглотить половину убитых птиц

Многие змеи регулярно охотятся на слишком крупную для проглатывания добычу

N+1
Ислам Ханипаев: «Холодные глаза». Детективный роман об убийстве в Дагестанском селе Ислам Ханипаев: «Холодные глаза». Детективный роман об убийстве в Дагестанском селе

Отрывок романа Ислама Ханипаева «Холодные глаза»

СНОБ
Змею вырвало двумя змеями поменьше Змею вырвало двумя змеями поменьше

Герпетолог встретил индиговую змею, которую вырвало двумя более мелкими змеями

N+1
Оксана Пономарева Оксана Пономарева

Муза движения креативного прагматизма Оксана Пономарева

Собака.ru
Икигай Икигай

Японские секреты долгой и счастливой жизни

kiozk originals
Беззащитные данные. Почему в России выросло количество утечек персональной информации Беззащитные данные. Почему в России выросло количество утечек персональной информации

Как пользователям защититься от утечки персональных данных

СНОБ
Секс как форма внутренней дисциплины Секс как форма внутренней дисциплины

Зачем нужны два пола?

СНОБ
В неолитической керамике из Шотландии нашли следы молочной каши В неолитической керамике из Шотландии нашли следы молочной каши

Ученые исследовали находки IV тысячелетия до нашей эры

N+1
Ученые смогли получить «расписание» турбулентности: теперь самолеты смогут летать спокойно Ученые смогли получить «расписание» турбулентности: теперь самолеты смогут летать спокойно

Турбулентность — вещь случайная или нет?

ТехИнсайдер
Австралийцы обнаружили древнейшие сердца возрастом 390-370 миллионов лет. Это сердца панцирных рыб Австралийцы обнаружили древнейшие сердца возрастом 390-370 миллионов лет. Это сердца панцирных рыб

Первые сердца принадлежали древним рыбам плакодермам

N+1
Археологи обнаружили на Тамани бронзовую статуэтку Юпитера Археологи обнаружили на Тамани бронзовую статуэтку Юпитера

Археологи исследовали древнее городище Красный Октябрь-1

N+1
10 редчайших языков на территории России 10 редчайших языков на территории России

На территории РФ до сих пор живы языки, на которых общаются лишь сотни человек

ТехИнсайдер
Ученые выявили два типа ожирения. И один хуже другого Ученые выявили два типа ожирения. И один хуже другого

Специалисты постоянно изучают ожирение, чтобы лучше понять, как с ним бороться

ТехИнсайдер
Сигналы к действию Сигналы к действию

На какие проблемы со здоровьем может указать внешний вид твоей шеи

Лиза
Правда ли, что правое полушарие мозга отвечает за творчество, а левое — за логику? Правда ли, что правое полушарие мозга отвечает за творчество, а левое — за логику?

Вам по душе холодная логика и тонкий математический расчет?

ТехИнсайдер
Что говорит создатель советского «Птичьего молока» о современных тортах: ты удивишься, когда узнаешь! Что говорит создатель советского «Птичьего молока» о современных тортах: ты удивишься, когда узнаешь!

Откуда и как в СССР появился торт «Птичье молоко»

VOICE
Смотрите, что нашли Смотрите, что нашли

За последние месяцы мир обогатился несколькими произведениями

Robb Report
Роковой Ильич: как неприметная Крупская увела Ленина у красотки Якубовой Роковой Ильич: как неприметная Крупская увела Ленина у красотки Якубовой

Семья «отца революции» также началась с «романа на троих»

VOICE
О чем хотят сказать наши неловкости О чем хотят сказать наши неловкости

Случайные на первый взгляд, наши оплошности и промахи говорят многое о нас

Psychologies
Как простить саму себя за измену Как простить саму себя за измену

Как себя вести, если изменила партнеру?

VOICE
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
«Математическое неравенство»: почему до сих пор так мало женщин в IT и точных науках «Математическое неравенство»: почему до сих пор так мало женщин в IT и точных науках

Как помочь следующему поколению девочек не становиться жертвами клише

Forbes
Как прожить долго: 8 привычек, которые помогли Елизавете II Как прожить долго: 8 привычек, которые помогли Елизавете II

Что помогало Елизавете II оставаться активной в почтенном возрасте

Psychologies
Выживание посреди океана: как морскую воду превратить в пресную не имея ничего под рукой Выживание посреди океана: как морскую воду превратить в пресную не имея ничего под рукой

Как добыть воду на необитаемом острове?

ТехИнсайдер
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

В есенинскую ловушку попал ни один десяток одиноких и замужних девушек

ТехИнсайдер
Бережный уход Бережный уход

7 вещей, которые лучше сдавать в химчистку

Лиза
Таких больше не будет: Елизавета II на обложках журналов, которые мы не забудем Таких больше не будет: Елизавета II на обложках журналов, которые мы не забудем

Несмотря на всю неоднозначность ее фигуры, Елизавету II любил целый мир

VOICE
«Японские мифы». От кицунэ и екаев до «Звонка» и «Наруто» «Японские мифы». От кицунэ и екаев до «Звонка» и «Наруто»

Отрывок из книги «Японские мифы. От кицунэ и екаев до "Звонка" и "Наруто"»

N+1
Как просто и дешево очистить смеситель от известкового налета: секретный прием сантехников Как просто и дешево очистить смеситель от известкового налета: секретный прием сантехников

Как справиться с известковым налетом?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении