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

«Джеймс Уэбб» увидел растущую изнутри наружу галактику в ранней Вселенной «Джеймс Уэбб» увидел растущую изнутри наружу галактику в ранней Вселенной

Как космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил галактику в эпоху Реионизации

N+1
Дикие, но симпатичные... Розы Дикие, но симпатичные... Розы

Какие дикие розы, или шиповники, предлагают нам осенью вкусные плоды?

Наука и жизнь
Геродот ошибался: армяне произошли не с Балкан, а из Леванта Геродот ошибался: армяне произошли не с Балкан, а из Леванта

Древнегреческий историк ошибался: армяне происходят не с Балкан

ТехИнсайдер
Видимые ошибки: 29 неточностей панорамы «Бородинская битва» Франца Рубо Видимые ошибки: 29 неточностей панорамы «Бородинская битва» Франца Рубо

Панораме уже больше века, а промахи на ней до сих пор не исправлены

Вокруг света
Как влюбить в себя и удержать мужчину, не манипулируя им: 6 шагов Как влюбить в себя и удержать мужчину, не манипулируя им: 6 шагов

Может ли манипуляция в отношениях быть «во благо»?

Psychologies
На Ставрополье нашли погребение женщины кобанской культуры с бронзовым зеркалом На Ставрополье нашли погребение женщины кобанской культуры с бронзовым зеркалом

Могилу VIII века до нашей эры обнаружили вне основного ареала этой культуры

N+1
Обреченное настроение Обреченное настроение

«Решение уйти»: Пак Чхан Ук реформирует неонуар

Weekend
Будущее маркетплейсов: от навоза до экскаваторов Будущее маркетплейсов: от навоза до экскаваторов

Маркетплейсы станут основным местом продаж практически всех товаров

Эксперт
«Я стыжусь своего происхождения»: как появляется чувство неловкости «Я стыжусь своего происхождения»: как появляется чувство неловкости

Откуда возникает это чувство унижения, смешанного с виной?

Psychologies
Дебош в похоронном бюро, столпотворение в Париже и прощание с Дианой: самые дорогие, масштабные и экстравагантные похороны за последние 150 лет Дебош в похоронном бюро, столпотворение в Париже и прощание с Дианой: самые дорогие, масштабные и экстравагантные похороны за последние 150 лет

Самые массовые и экстравагантные церемония прощания

Правила жизни
Сигналы к действию Сигналы к действию

На какие проблемы со здоровьем может указать внешний вид твоей шеи

Лиза
Blue II: суперяхта XXI века Blue II: суперяхта XXI века

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

Y Magazine
Справляться с трудностями стоически: античные приемы, ставшие частью современной психотерапии Справляться с трудностями стоически: античные приемы, ставшие частью современной психотерапии

Отрывок из книги Маркоса Васкеса «Стоики Побеждают»

Psychologies
Классная Лера Классная Лера

Певица Лера Астапова — о музыке, буллинге и первых шагах в кино

OK!
Декомпозиция цели: инструмент, который упрощает жизнь и помогает добиться желаемого Декомпозиция цели: инструмент, который упрощает жизнь и помогает добиться желаемого

Как добиться цели: какие шаги предпринять и сколько ресурсов задействовать?

Psychologies
Азбука здоровья Азбука здоровья

На вопросы о винирах отвечает стоматолог-ортопед

VOICE
Пора отделить коноплю от марихуаны Пора отделить коноплю от марихуаны

Компания Smart Hemp наладила полный цикл производства продукции из конопли

Эксперт
Бакман, Барнс и Исигуро. 5 книг актуальных европейских авторов Бакман, Барнс и Исигуро. 5 книг актуальных европейских авторов

Достойные произведения лучших европейских писателей, имена которых стоит знать

СНОБ
Выход в поле Выход в поле

Чем японский кроссовер сродни российской сельхозтехнике

Автопилот
Портфель развлечений: чем владеет семья экс-министра Ткачева Портфель развлечений: чем владеет семья экс-министра Ткачева

Значимые проекты, которые имеют отношение к бизнес-империи Ткачевых

Forbes
Счастье с детства Счастье с детства

Реконструкция старого детского сада

SALON-Interior
5 книг в жанре ужасов, от которых мурашки по коже 5 книг в жанре ужасов, от которых мурашки по коже

Хороший ужастик тренирует психику

Maxim
От аптечных склянок до бензоколонок: как эволюционировало автомобильное топливо От аптечных склянок до бензоколонок: как эволюционировало автомобильное топливо

Как вместе с двигателями менялось и используемое для них топливо?

Вокруг света
Прийти в форму после отпуска Прийти в форму после отпуска

20-минутная жиросжигающая тренировка для тех, у кого нет времени на спортзал

Лиза
В ее смену: как изменился мир при жизни Елизаветы II В ее смену: как изменился мир при жизни Елизаветы II

В день смерти королевы многие написали: «Ушла эпоха»

СНОБ
Эта часть СССР была оккупирована нацистами после захвата Берлина. Как такое возможно? Эта часть СССР была оккупирована нацистами после захвата Берлина. Как такое возможно?

Было место, откуда нацисты после разгрома ушли гораздо позже

ТехИнсайдер
Самовольная: как женщины на Руси разводились с мужьями и что им за это было Самовольная: как женщины на Руси разводились с мужьями и что им за это было

Что делали женщины на Руси, если сил жить с мужем уже не было?

VOICE
Подвижное в подвижном Подвижное в подвижном

Григорий Ревзин о Сирано де Бержераке и о том, как Вселенной достичь гармонии

Weekend
Такой, как она, больше нет: какой мы запомним королеву Елизавету II Такой, как она, больше нет: какой мы запомним королеву Елизавету II

Елизавета II — уникальная женщина в истории не только Великобритании, но и мира

VOICE
Сколько продлится прощание с МКС Сколько продлится прощание с МКС

Заявление нового главы «Роскосмоса» оставляет простор для интерпретаций

Эксперт
Открыть в приложении