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

Происхождение казахов Синьцзяна смоделировали из четырех предковых компонент Происхождение казахов Синьцзяна смоделировали из четырех предковых компонент

Китайские генетики проанализировали ДНК более чем двухсот этнических казахов

N+1
10 неожиданных, но работающих способов согреться 10 неожиданных, но работающих способов согреться

На улице уже похолодало, а отопление еще не дали?

Maxim
Археологи приготовили птиц по-неандертальски Археологи приготовили птиц по-неандертальски

Ученые попробовали приготовить пять птиц по-неандертальски

N+1
Дорогой кофе надолго Дорогой кофе надолго

На смену бразильским проблемам с кофе идут вьетнамские

Эксперт
Биоритмы: что это такое, на что влияют, как наладить Биоритмы: что это такое, на что влияют, как наладить

Учимся быть чуткими к биологическим часам и разбираемся, как наладить режим

РБК
Вкус жизни Вкус жизни

Флагманский шоурум HENGE в Москве

SALON-Interior
Война на раздевание Война на раздевание

«Последнее танго в Париже», или Как секс стал метафорой катастрофы

Weekend
С натяжкой. Как самостоятельно избавиться от второго подбородка С натяжкой. Как самостоятельно избавиться от второго подбородка

Комплекс упражнений и инструкция по массажу от эксперта по фейсфитнесу

Лиза
«Простуда» ниже пояса «Простуда» ниже пояса

Около половины женщин страдают циститом или другой инфекцией мочевыводящих путей

Лиза
Преобразовать страх в интерес: как побороть неуверенность в себе Преобразовать страх в интерес: как побороть неуверенность в себе

Откуда берется неуверенность в себе, чем она отличается от низкой самооценки

Forbes
От чего россияне не могут отказаться: топ-4 вредных привычек От чего россияне не могут отказаться: топ-4 вредных привычек

С какими препятствиями в виде вредных привычек чаще всего сталкиваются россияне

Psychologies
Напиток долгожителей: ученые объяснили, почему пить чай — очень полезная привычка Напиток долгожителей: ученые объяснили, почему пить чай — очень полезная привычка

Ученые оценили связь чая и смертности от различных заболеваний

Вокруг света
10 лучших турецких сериалов о любви, от которых невозможно оторваться 10 лучших турецких сериалов о любви, от которых невозможно оторваться

Турецкие сериалы захватили мир

VOICE
Почему стервятники никогда не убивают свежую добычу, а предпочитают питаться мясом с тухлинкой? Почему стервятники никогда не убивают свежую добычу, а предпочитают питаться мясом с тухлинкой?

Почему стервятники выбрали роль падальщиков?

ТехИнсайдер
Создаем уют дома: как превратить дом в райское место Создаем уют дома: как превратить дом в райское место

Вещи, которые помогут создать в квартире уютную и теплую атмосферу

ТехИнсайдер
Язык цветов: как выразить свое отношение к человеку при помощи растений Язык цветов: как выразить свое отношение к человеку при помощи растений

Язык цветов крайне важен при выборе подарочного букета

ТехИнсайдер
«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
«Россия, собравшаяся в Крыму» «Россия, собравшаяся в Крыму»

В 1920 году в центре внимания Европы находились события Советско-польской войны

Дилетант
Под крышей Под крышей

Это пространство — помещение без окон и вне времени — превратили в мастерскую

Seasons of life
Опять начинается Опять начинается

Как мужчине перестать жалеть о том, что он почему-то не сделал в юности

VOICE
Как устроен оргазм и в чем его истинное предназначение Как устроен оргазм и в чем его истинное предназначение

Почему во время оргазма подкашиваются ноги, что у него общего с чиханием?

ТехИнсайдер
Эмоциональное переедание Эмоциональное переедание

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

Лиза
Фрагмент книги Михаила Горбачева «Остаюсь оптимистом» — о студенческой жизни будущего единственного президента СССР Фрагмент книги Михаила Горбачева «Остаюсь оптимистом» — о студенческой жизни будущего единственного президента СССР

Фрагмент автобиографической книги Михаила Горбачева «Остаюсь оптимистом»

Правила жизни
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
«Математическое неравенство»: почему до сих пор так мало женщин в IT и точных науках «Математическое неравенство»: почему до сих пор так мало женщин в IT и точных науках

Как помочь следующему поколению девочек не становиться жертвами клише

Forbes
Правда ли, что входящий в атмосферу космический корабль нагревается от трения о воздух? Правда ли, что входящий в атмосферу космический корабль нагревается от трения о воздух?

Что такое аэродинамический нагрев?

ТехИнсайдер
Вдох-выдох! 7 книг, которые поддержат и помогут адаптироваться к переменам Вдох-выдох! 7 книг, которые поддержат и помогут адаптироваться к переменам

Книги, которые помогут вам пережить тяжелые времена

ТехИнсайдер
Как копировать данные с флешки на флешку Как копировать данные с флешки на флешку

Как скачать файлы с флешки на флешку

CHIP
3 подмосковные дачи великих писателей, которые стоит посетить каждому 3 подмосковные дачи великих писателей, которые стоит посетить каждому

Литераторы выбирали для жизни места, в которых им удавалось находить вдохновение

Вокруг света
Готовы ли вы перейти на электричество? Готовы ли вы перейти на электричество?

Плюсы и минусы перехода на электрические подвесные моторы

Y Magazine
Открыть в приложении