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

Генетики выявили мужчин армянского происхождения в средневековом Болгаре Генетики выявили мужчин армянского происхождения в средневековом Болгаре

Палеогенетики секвенировали ДНК похороненных у стен средневекового Болгара

N+1
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
Зубы динозавров «рассказали», какой была земная атмосфера 70 миллионов лет назад Зубы динозавров «рассказали», какой была земная атмосфера 70 миллионов лет назад

Ученые разработали новый метод изучения древней атмосферы

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
Блогер рассказал, как надо правильно вести себя в Японии, и развеял стереотип о запретах на открытую одежду в общественных местах Блогер рассказал, как надо правильно вести себя в Японии, и развеял стереотип о запретах на открытую одежду в общественных местах

Правила поведения в японском обществе, которые помогут путешественникам

Maxim
Иллюзия выбора Иллюзия выбора

Если не «Гранта», то кто?

Автопилот
Интерес муравьев к галлам указал на конвергенцию между орехотворками и мирмекохорными растениями Интерес муравьев к галлам указал на конвергенцию между орехотворками и мирмекохорными растениями

Личинки орехотворок расселяются с помощью муравьев

N+1
Вдовцы Вдовцы

Полину Барскову узнали благодаря ее стихам – умным, тонким

Правила жизни
Как вычеркнуть себя из списка виновных Как вычеркнуть себя из списка виновных

Альберт Шпеер и его личная победа над историей

Weekend
Почему люди сплетничают и когда сплетни - это хорошо? Почему люди сплетничают и когда сплетни - это хорошо?

Почему сплетни - неотъемлемая часть нашего общения

ТехИнсайдер
Золото из мусора: перевернет ли новая технология переработку отходов электроники Золото из мусора: перевернет ли новая технология переработку отходов электроники

Можно ли сделать мусор ценным?

Forbes
Король и его колония Король и его колония

Как Конго стало символом колониальной жестокости

Дилетант
Кто в доме хозяин Кто в доме хозяин

Почему в любовных отношениях возникает борьба за власть (и можно ли с этим жить)

Лиза
Вскрытие показывает Вскрытие показывает

«Преступления будущего»: Дэвид Кроненберг возвращается к боди-хоррорам

Weekend
Ученые передали заряд энергии по воздуху на 30 метров: беспрецедентный прорыв, о котором раньше могли лишь мечтать Ученые передали заряд энергии по воздуху на 30 метров: беспрецедентный прорыв, о котором раньше могли лишь мечтать

Когда-нибудь мы сможем заряжать наши телефоны и планшеты без проводов по воздуху

ТехИнсайдер
Не замучилась — не хозяйка: почему нас так выматывает быт Не замучилась — не хозяйка: почему нас так выматывает быт

Почему мы так устаем от домашних дел?

VOICE
Baltic 146 Path Baltic 146 Path

Особенности парусника Baltic 146 Path и этапы его создания

Y Magazine
Всем спать: какие животные могут видеть сны? Всем спать: какие животные могут видеть сны?

То, что некоторые люди видят сны — это факт, а могут ли видеть их животные?

ТехИнсайдер
Что делать, если под рукой нет утюга: 6 необычных способов погладить вещи Что делать, если под рукой нет утюга: 6 необычных способов погладить вещи

Делимся необычными лайфхаками, как разгладить вещи без использования утюга

ТехИнсайдер
Динозавры уже были на грани вымирания к тому моменту, когда на Землю обрушился метеорит Динозавры уже были на грани вымирания к тому моменту, когда на Землю обрушился метеорит

Вымирание динозавров остается спорным по целому ряду причин

ТехИнсайдер
Строгий контроль диабета беременных помог новорожденным и навредил матерям Строгий контроль диабета беременных помог новорожденным и навредил матерям

Лечение ГСД снижает риски для плода, но повышает риск осложнений для матери

N+1

В есенинскую ловушку попал ни один десяток одиноких и замужних девушек

ТехИнсайдер
Вы и не подумали бы использовать это средство для очистки лейки для душа. А ведь оно действительно работает! Вы и не подумали бы использовать это средство для очистки лейки для душа. А ведь оно действительно работает!

Как правильно почистить лейку от душа с помощью подручных средств

ТехИнсайдер
Ушёл в историю Ушёл в историю

Почему в России никогда не будет второго Горбачёва и второй перестройки

Дилетант
С чем носить кожаные брюки в этом сезоне: 8 лучших стритстайл-образов с Недель моды С чем носить кожаные брюки в этом сезоне: 8 лучших стритстайл-образов с Недель моды

Ну что, рок-звезда, ты готова к новому сезону?

VOICE
Незачем прятаться: 5 признаков мужчины, которому можно доверять Незачем прятаться: 5 признаков мужчины, которому можно доверять

Как отличить мужчину, которому можно доверять, от всех остальных мужчин

VOICE
Где корочка? Где корочка?

7 ошибок в приготовлении, которые портят жареную картошку

Лиза
Самая универсальная вещь:10 необычных способов применения куска мыла Самая универсальная вещь:10 необычных способов применения куска мыла

Простое мыло способно на многое

ТехИнсайдер
5 причин, мешающих витамину D усваиваться 5 причин, мешающих витамину D усваиваться

Почему организм не всегда запасает витамин D?

Лиза
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
Открыть в приложении