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

«Гипотеза белых дыр» «Гипотеза белых дыр»

Почему снаружи белая дыра не отличается от черной

N+1
Как мужчине выбрать себе украшение, а как — лучше не надо Как мужчине выбрать себе украшение, а как — лучше не надо

Браслеты, серьги и кольца: как выбрать мужское украшение?

Maxim
Как работает Межвселенский насос – удивительный источник энергии, придуманный Айзеком Азимовым Как работает Межвселенский насос – удивительный источник энергии, придуманный Айзеком Азимовым

Как работает насос между вселенными и как Азимов изобрел его

ТехИнсайдер
Наплели моду Наплели моду

Что не так с поисками майорановских фермионов и при чем тут Microsoft

N+1
«Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты «Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты

Почему мы бессознательно обесцениваем то, что раньше вдохновляло?

Forbes
«Мой ребенок сделал партак»: как говорить с детьми о тату — сделанных и еще нет «Мой ребенок сделал партак»: как говорить с детьми о тату — сделанных и еще нет

Как быть, если ребенок задумался о татуировке или уже сделал?

VOICE
5 причин почитать дилогию «Тейкскалаан» Аркади Мартин: фантастический триллер об опасностях дипломатической службы 5 причин почитать дилогию «Тейкскалаан» Аркади Мартин: фантастический триллер об опасностях дипломатической службы

Чем примечателен цикл Аркади Мартин и за что его ценят любители фантастики

ТехИнсайдер
Исследователи MIT разработали микроробота, который может вести Исследователи MIT разработали микроробота, который может вести

Чем лучше мы сможем рассмотреть живую клетку, тем лучше мы поймем, как ей помочь

ТехИнсайдер
Против рака: могут ли витамины и пищевые добавки предотвратить онкологические заболевания Против рака: могут ли витамины и пищевые добавки предотвратить онкологические заболевания

Есть ли связь между рационом и вероятностью развития рака?

ТехИнсайдер
Рэйография, редимейд, ракурс: как Ман Рэй изменил искусство Рэйография, редимейд, ракурс: как Ман Рэй изменил искусство

На примере пяти работ показываем, как Ман Рэй изменил фотографию и искусство

Правила жизни
Почему женщины влюбляются безответно: 4 причины Почему женщины влюбляются безответно: 4 причины

Почему-то некоторые женщины снова и снова попадают в ловушку неразделенной любви

Psychologies
Будущее уже наступило: 5 лучших книг об искусственном интеллекте Будущее уже наступило: 5 лучших книг об искусственном интеллекте

Всегда ли искусственный интеллект облегчает нашу жизнь? Отвечают эти книги

ТехИнсайдер
«Ее персонажей было больше 10»: россиянка рассказала, как 3 года жила с «питерским Билли Миллиганом» «Ее персонажей было больше 10»: россиянка рассказала, как 3 года жила с «питерским Билли Миллиганом»

Шизофрения или патологическая лживость? История одной обманутой россиянки

Psychologies
Самые живучие мифы повседневной жизни, в которые все верят несмотря ни на что Самые живучие мифы повседневной жизни, в которые все верят несмотря ни на что

После бритья волосы будут гуще и длиннее, а читать в темноте вредно?

Maxim
Инцест, сепарация, инициация: о чем на самом деле рассказывают сказки? Инцест, сепарация, инициация: о чем на самом деле рассказывают сказки?

Почему сказки так популярны во все времена?

Psychologies
Слепой подводник: что мы знаем о русской выхухоли Слепой подводник: что мы знаем о русской выхухоли

Водяной крот — одно из самых ценных животных нашей страны

Вокруг света
Быстрее не бывает Быстрее не бывает

Когда-то ученые ожесточенно спорили, может ли скорость света быть конечной

Вокруг света
Действенные способы заставить ваш хрусталь блестеть Действенные способы заставить ваш хрусталь блестеть

Как сохранить внешний вид хрусталя и бережно отмыть от загрязнений

ТехИнсайдер
Это уже другая история Это уже другая история

Я уехал в Москву в 2000-м. Через год появились «Звери»

Правила жизни
Танцы, подкасты и откровенные фото: на чем зарабатывают самые богатые инфлюенсеры Танцы, подкасты и откровенные фото: на чем зарабатывают самые богатые инфлюенсеры

10 самых влиятельных женщин, живущих в сети

Forbes
DeepMind тоже любит футбол. Цифровая модель учится играть, глядя на людей DeepMind тоже любит футбол. Цифровая модель учится играть, глядя на людей

Как искусственный интеллект учится играть в футбол

ТехИнсайдер
Чай в молоко, или молоко в чай: как любила пить чай Елизавета ll и откуда в Англии появилась традиция Чай в молоко, или молоко в чай: как любила пить чай Елизавета ll и откуда в Англии появилась традиция

Англия не была европейским первооткрывателем чая

ТехИнсайдер
Безопаснее, чем на улице: реальные истории людей, которые жили в аэропортах — как герой фильма “Терминал” Безопаснее, чем на улице: реальные истории людей, которые жили в аэропортах — как герой фильма “Терминал”

У персонажа из фильма “Терминал” был реальный прототип

VOICE
Самые поразительные факты о чёрном лондонском такси Самые поразительные факты о чёрном лондонском такси

Где ездят лондонские такси, кроме Лондона?

ТехИнсайдер
Испытание делом Испытание делом

Экзоскелеты появляются в новостях нечасто и кажутся вещью из будущего

ТехИнсайдер
Замятин, Лукьяненко и Туровский: кого читают эксперты по кибербезопасности Замятин, Лукьяненко и Туровский: кого читают эксперты по кибербезопасности

Список книг, которые рекомендует к прочтению эксперт «Лаборатории Касперского»

ТехИнсайдер
Пассивная система охлаждения в ноутбуках: это хорошо или плохо? Пассивная система охлаждения в ноутбуках: это хорошо или плохо?

Ноутбуки с пассивной системой охлаждения — что это за «зверь»?

CHIP
У человека нет никакого У человека нет никакого

Концепция «мозга ящерицы» у млекопитающих может быть одним огромным заблуждением

ТехИнсайдер
Еда, которая не убивает планету Еда, которая не убивает планету

Прокормить постоянно растущее человечество помогут микроорганизмы

ТехИнсайдер
Правда ли, что инки могли размягчать камни? Тайна Мачу Пикчу разгадана Правда ли, что инки могли размягчать камни? Тайна Мачу Пикчу разгадана

Геологи нашли ответ на одну из древнейших архитектурных загадок

Maxim
Открыть в приложении