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

Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин

Почему афалины редко охотятся с губками на роструме?

N+1
Китайские динозавры пришли в упадок за два миллиона лет до вымирания Китайские динозавры пришли в упадок за два миллиона лет до вымирания

Падение астероида всего лишь ускорило исчезновение динозавров

N+1
Царь ненастоящий! Царь ненастоящий!

Почему ученые отвергли гипотезу об идентификации останков Филиппа II

N+1
Будни блэкаута: можно ли выжить в городе без электричества? Будни блэкаута: можно ли выжить в городе без электричества?

Мы задумались: а что происходит с мегаполисом, лишенным электричества?

Maxim
Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры

Какие рекомендации по выбору одежды мировые театры и музеи дают посетителям

Forbes
Уговор дороже денег: стоит ли удерживать уходящих сотрудников Уговор дороже денег: стоит ли удерживать уходящих сотрудников

Что делать, если вы увидели на столе заявление об уходе? Как не совершить ошибку

Forbes
Прозаичная смерть: как погиб великий Чингисхан и есть ли в мифах зерно истины Прозаичная смерть: как погиб великий Чингисхан и есть ли в мифах зерно истины

Существуют множество легенд о том, как умер Чингисхан

ТехИнсайдер
Квантовые батареи могут перезаряжаться мгновенно: но возможны ли они на практике? Квантовые батареи могут перезаряжаться мгновенно: но возможны ли они на практике?

Эти батареи теоретически могут перезаряжаться в практически мгновенно

ТехИнсайдер
Не только серпы и осиновые колья: как покойникам- Не только серпы и осиновые колья: как покойникам-

Способы, которыми люди не позволяли мертвецам разгуливать сред живых

ТехИнсайдер
Гибрид тепловоза и ракетовоза: тягач Судного дня Гибрид тепловоза и ракетовоза: тягач Судного дня

Франкенштейн с верхом от тепловоза, а низом от военного грузовика

ТехИнсайдер
Правые силы Правые силы

Площадки современного искусства и проекты домов моды вдоль правого берега Сены

Seasons of life
Названы 8 полезных продуктов для вашей печени Названы 8 полезных продуктов для вашей печени

Как поддержать здоровье печени с помощью продуктов?

ТехИнсайдер
Налоги, дипломатия, сыр: чем занималась Лиз Трасс, прежде чем стала премьер-министром Налоги, дипломатия, сыр: чем занималась Лиз Трасс, прежде чем стала премьер-министром

Карьерный путь и взгляды новой главы британского правительства

Forbes
«Я считаю это варварством!»: Меган Маркл отказалась рожать Арчи в больнице «на глазах у всех» «Я считаю это варварством!»: Меган Маркл отказалась рожать Арчи в больнице «на глазах у всех»

Герцоги Сассекские нарушили королевский протокол после рождения своего первенца

VOICE
Хотите похудеть или нарастить мышцы? Вот что нужно есть каждый день! Хотите похудеть или нарастить мышцы? Вот что нужно есть каждый день!

Измените питание с малого: повысьте количество белков в дневном рационе

ТехИнсайдер
Смесь тираннозавра, косатки и варана: как жил талассотитан, жестокий исполин Мелового периода Смесь тираннозавра, косатки и варана: как жил талассотитан, жестокий исполин Мелового периода

Миллионы лет назад агрессивный хищник терроризировал моря и океаны

Вокруг света
Парад у Медного всадника, гулянье на Марсовом поле и… перенос полицейской будки Парад у Медного всадника, гулянье на Марсовом поле и… перенос полицейской будки

Юбилейные торжества в честь Петра Великого были скорее исключением, чем правилом

Дилетант
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
Фейсфитнес в деле Фейсфитнес в деле

Фейсфитнес становится все более популярным

Лиза
Эпоха рыцарей: 5 романов, действие которых разворачивается во времена средневековья Эпоха рыцарей: 5 романов, действие которых разворачивается во времена средневековья

Когда хочется сбежать от реальности и погрузиться в мир великих сражений

ТехИнсайдер
Красноглазые квакши выбрали партнеров по вибрации веток от их брачных криков Красноглазые квакши выбрали партнеров по вибрации веток от их брачных криков

Песни красноглазых квакш оказались бимодальными

N+1
Музыка как иллюминация или Хвост кометы Музыка как иллюминация или Хвост кометы

Этот день изменил мою жизнь и отправил в меня по скользкой дорожке

Правила жизни
Зачем Петр I издал эти указы? 5 самых странных и необычных реформ российского императора Зачем Петр I издал эти указы? 5 самых странных и необычных реформ российского императора

Зачем Петр I реформировал алфавит и летоисчисление?

ТехИнсайдер
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
«Наша стратегия — отличаться от конкурентов» «Наша стратегия — отличаться от конкурентов»

Управляющий холдинга рассказал, как компания планирует развивать бизнес

Агроинвестор
Мамаше невмоготу: отрывок из семейной саги о преодолении горя Мамаше невмоготу: отрывок из семейной саги о преодолении горя

Отрывок из романа Джойс Кэрол Оутс «Ночь, сон, смерть и звезды»

Forbes
Программы для восстановления данных: топ-5 лучших Программы для восстановления данных: топ-5 лучших

Программы для восстановления данных могут пригодиться при их случайном удалении

CHIP
Эмоциональное переедание Эмоциональное переедание

Из-за чего возникает эмоциональное переедание и как с этим справиться

Лиза
Что за камень судьбы, на который посадят Карла III во время коронации? Что за камень судьбы, на который посадят Карла III во время коронации?

Что такое коронационный камень?

Maxim
Как правильно спать — на спине, на боку, на животе? И что нужно делать, чтобы просыпаться отдохнувшим и полным сил? Как правильно спать — на спине, на боку, на животе? И что нужно делать, чтобы просыпаться отдохнувшим и полным сил?

Существует ли научный способ подобрать позу для сна, которая будет идеальна?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении