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

Косатки снова начали носить на голове мертвых лососей Косатки снова начали носить на голове мертвых лососей

Зоологам так и не удалось выяснить, зачем косатки носят лососей на голове

N+1
Рубенс на природе: разбираемся, что скрывается за пейзажами одного из основоположников барокко Рубенс на природе: разбираемся, что скрывается за пейзажами одного из основоположников барокко

Речь пойдет о Питере Пауле Рубенсе, дуализме, стоицизме и прочих воззрениях

Правила жизни
Повсеместное использование камер наблюдения меняет работу мозга Повсеместное использование камер наблюдения меняет работу мозга

Видеонаблюдение влияет на работу мозга, причем на бессознательном уровне

ТехИнсайдер
Обсудим наши условия: восемь женщин-дипломатов Обсудим наши условия: восемь женщин-дипломатов

Восемь женщин, которые стремились сделать международные отношения лучше

Forbes
Поток Поток

Психология оптимального переживания

kiozk originals
Как бережно и аккуратно вытащить увязший в снегу автомобиль: 10 правил Как бережно и аккуратно вытащить увязший в снегу автомобиль: 10 правил

Что делать, если нет буксира, и при этом избежать поломок и проблем со здоровьем

ТехИнсайдер
«Лондонский мост»: из чего состоит секретный план правительства Великобритании на случай смерти Елизаветы II «Лондонский мост»: из чего состоит секретный план правительства Великобритании на случай смерти Елизаветы II

«Лондонский мост рухнул» — так называется план похорон Елизаветы II

Правила жизни
Гид по ментальной гигиене. Как понять, что пора к психологу (или психотерапевту?) и выбрать направление терапии, которое подходит именно вам Гид по ментальной гигиене. Как понять, что пора к психологу (или психотерапевту?) и выбрать направление терапии, которое подходит именно вам

Зачем «здоровому» человеку нужна терапия?

Inc.
Судебная ошибка: 6 секретов иллюстраций Джона Тенниела к «Приключениям Алисы в Стране чудес» Судебная ошибка: 6 секретов иллюстраций Джона Тенниела к «Приключениям Алисы в Стране чудес»

Как Льюис Кэрролл пригласил в иллюстраторы политического карикатуриста

Вокруг света
Человек в космосе подвергается высокому риску мутаций, связанных с раком Человек в космосе подвергается высокому риску мутаций, связанных с раком

Мутации могут увеличить риск развития рака и сердечных заболеваний у астронавта

ТехИнсайдер
Как устранить засор в раковине своими руками: бюджетный способ прочистить трубы на кухне и в ванной Как устранить засор в раковине своими руками: бюджетный способ прочистить трубы на кухне и в ванной

Натуральные и бюджетные средства, которые помогут справиться с засором

ТехИнсайдер
Разгадать за выходные: детективные мини-сериалы, которые пробудят в тебе Шерлока Разгадать за выходные: детективные мини-сериалы, которые пробудят в тебе Шерлока

Детективные мини-сериалы, которые потребуют от тебя гибкости ума

VOICE
Ученый-медиевист — о судьбе искусства в эпоху Web 3.0 и NFT Ученый-медиевист — о судьбе искусства в эпоху Web 3.0 и NFT

Почему цифровое искусство не столь уж далеко от средневекового

РБК
9 продуктов, которые помогут избавиться от тошноты 9 продуктов, которые помогут избавиться от тошноты

Как не допустить тошноты? Мы знаем способы обойтись без таблеток!

Лиза
Ученые выяснили, как первой планирующей рептилии удавались фантастические прыжки, которым позавидуют даже акробаты Ученые выяснили, как первой планирующей рептилии удавались фантастические прыжки, которым позавидуют даже акробаты

Как крошечной рептилии удавалось так ловко планировать с дерева не дерево?

ТехИнсайдер
10 красивых имен со всего света, которые приносят богатство 10 красивых имен со всего света, которые приносят богатство

Подборка редких и не очень имен, заряженных на финансовое благополучие

Вокруг света
Самая универсальная вещь:10 необычных способов применения куска мыла Самая универсальная вещь:10 необычных способов применения куска мыла

Простое мыло способно на многое

ТехИнсайдер
Выше потолка Выше потолка

Без данных, таланта и бесконечного потока идей сложно быть хорошим режиссером

OK!
Американский космизм Американский космизм

В США показывают самое большое в мире произведение современного искусства

Weekend
Шармейн Уилкерсон: «Черный торт». Эмоциональный дебютный роман о семейных тайнах Шармейн Уилкерсон: «Черный торт». Эмоциональный дебютный роман о семейных тайнах

Эмоциональный и красивый роман о семье, жизнь которой внезапно изменилась

СНОБ
МРТ для молекул: как Милдред Кон исследовала обмен веществ вопреки стереотипам МРТ для молекул: как Милдред Кон исследовала обмен веществ вопреки стереотипам

Биохимик Милдред Кон объяснила всему миру, как живые организмы запасают энергию

Forbes
Легендарный «панцерфауст»: мифы и факты о немецком чудо-гранатомёте Легендарный «панцерфауст»: мифы и факты о немецком чудо-гранатомёте

Насколько были эффективны немецкие ручные противотанковые гранатометы?

ТехИнсайдер
Лес Лес

Филолог, журналист, сценарист, Шипнигов использует в своей прозе любой опыт

Правила жизни
Остановись, будет хуже! От чего предостерегают пластические хирурги Остановись, будет хуже! От чего предостерегают пластические хирурги

Косметология и пластическая хирургия способны изменить нас до неузнаваемости

Лиза
Чистое золото Чистое золото

В компании «Полиметалл» добывают золото без вреда для природы

ТехИнсайдер
10 подсказок «воскресному папе»: как сохранить связь с ребенком 10 подсказок «воскресному папе»: как сохранить связь с ребенком

Поддерживать близкие и теплые отношения с ребенком помогут наши советы

Psychologies
Путешествия Путешествия

Состоятельные граждане мира готовы платить вдвое за путешествия мечты

Robb Report
Blue II: суперяхта XXI века Blue II: суперяхта XXI века

Blue II — эстетика труженика морей и «душа» классической моторной яхты

Y Magazine
Опасный перекресток. Как растения и продукты влияют на действие лекарств Опасный перекресток. Как растения и продукты влияют на действие лекарств

Даже безобидное растение в сочетании с лекарствами может привести к осложнениям

Лиза
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