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

3D-печатные пещеристые тела восстановили эрекцию у свиней 3D-печатные пещеристые тела восстановили эрекцию у свиней

Ученые создали биомиметические модели полового члена свиньи с помощью 3D-печати

N+1
«Джеймс Уэбб» обнаружил кандидата в древнейшую известную галактику «Джеймс Уэбб» обнаружил кандидата в древнейшую известную галактику

Астрономы обнаружили очередного кандидата в древнейшую галактику

N+1
Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной

Молекулярный газ ранней Вселенной разрушается под действием излучения квазара

N+1
Как пить, чтобы похудеть Как пить, чтобы похудеть

Влияет ли употребление алкоголя на набор веса?

Maxim
Пять языков любви Пять языков любви

Секрет прочных отношений

kiozk originals
Палеогенетики впервые прочитали ДНК из древнеегипетских каноп Палеогенетики впервые прочитали ДНК из древнеегипетских каноп

Отсеквенировали ДНК из образцов, извлеченных из древнеегипетских каноп

N+1
Четыре неочевидные идеи, которые добавят в интерьер дизайнерские нотки Четыре неочевидные идеи, которые добавят в интерьер дизайнерские нотки

Как разнообразить интерьер вашей квартиры и сделать его оригинальным

Караван историй
Яна Сексте: Яна Сексте:

Бомба замедленного действия — Яна Сексте

Караван историй
Какими бывают токсичные отцы Какими бывают токсичные отцы

Основные особенности характера токсичных отцов

Psychologies
По всей Арктике пересыхают озера. Почему это происходит - непонятно По всей Арктике пересыхают озера. Почему это происходит - непонятно

Исследование показало, что арктические озера пересыхают. Это неожиданно

ТехИнсайдер
5 практик, которые помогают контролировать мысли и эмоции (даже чужие) 5 практик, которые помогают контролировать мысли и эмоции (даже чужие)

Как эмоциональный интеллект помогает концентрироваться на важных для вас вещах

Inc.
Инновации на кухне. Кто и как может стать изобретателем Инновации на кухне. Кто и как может стать изобретателем

Что важно для современного изобретателя и почему не всегда нужен узкий профиль

СНОБ
Домашний тест для определения рака горла и полости рта показал точность в 90 процентов Домашний тест для определения рака горла и полости рта показал точность в 90 процентов

Может ли машина выявить рак горла и полости рта по слюне?

N+1
«Уэбб»: получены первые снимки «Уэбб»: получены первые снимки

Первые глубокие и чёткие снимки «Уэбба»

Наука и жизнь
Рождественское озарение: как Маргарет Штайфф придумала плюшевых мишек Тедди Рождественское озарение: как Маргарет Штайфф придумала плюшевых мишек Тедди

Мир никогда бы не узнал о медвежонке Тедди, не прояви упорство Маргарет Штайфф

Forbes
«Я говорю ему все как есть»: 15 советов, как построить отношения на доверии «Я говорю ему все как есть»: 15 советов, как построить отношения на доверии

Настоящая близость начинается с доверия

VOICE
Как выглядеть отдохнувшей: 7 рекомендаций Как выглядеть отдохнувшей: 7 рекомендаций

Несколько простых способов освежиться

Psychologies
Отпуск без обязательств: что такое экспресс-путешествия и почему они набирают популярность в России Отпуск без обязательств: что такое экспресс-путешествия и почему они набирают популярность в России

Как спонтанные поездки ворвались в нашу жизнь, потеснив привычные путешествия

Вокруг света
Священные правила окрошки: как ее готовили на Руси Священные правила окрошки: как ее готовили на Руси

Можно ли готовить окрошку на кефире? А на рассоле?

Maxim
Зависимость и независимость: как найти баланс? Зависимость и независимость: как найти баланс?

Взрослая личность вполне способна развить в себе недостающие качества

Psychologies
Тюленихи Уэдделла пожертвовали способностью нырять ради снабжения детенышей железом Тюленихи Уэдделла пожертвовали способностью нырять ради снабжения детенышей железом

Ежедневно тюленихи с молоком передают детенышам 309–614 миллиграммов железа

N+1
«Самое опасное звено — сам человек»: как воруют криптовалюту и можно ли ее вернуть «Самое опасное звено — сам человек»: как воруют криптовалюту и можно ли ее вернуть

Как у криптовалютных инвесторов пропадают цифровые активы

Forbes
Человечеству нужно стать тише ради животных. Шумовое загрязнение делает жизнь многих из них невыносимой Человечеству нужно стать тише ради животных. Шумовое загрязнение делает жизнь многих из них невыносимой

Человеческий шум — невидимая причина стресса для животных

ТехИнсайдер
Как за 10 лет архитектурный облик Москвы вышел на международный уровень Как за 10 лет архитектурный облик Москвы вышел на международный уровень

Какие проекты определяют облик столицы на столетия вперед

СНОБ
Выбираем электроотвертку: мини-шуруповерт для работ по дому Выбираем электроотвертку: мини-шуруповерт для работ по дому

На какие особенности обратить внимание при выборе электроотвертки?

CHIP
Просыпаюсь, как итальянка: что делают южные модницы, чтобы выглядеть богинями при минимальных затратах Просыпаюсь, как итальянка: что делают южные модницы, чтобы выглядеть богинями при минимальных затратах

Как, ну как итальянские блогеры выглядят так роскошно с самого утра?

VOICE
Одна вокруг света: знаменитая Дорога смерти и Королевская Кордильера Одна вокруг света: знаменитая Дорога смерти и Королевская Кордильера

181-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Боливия

Forbes
Как Cyberpunk 2077, но не лагает: во что поиграть еще, если тебе понравился шутер от CD Projekt RED Как Cyberpunk 2077, но не лагает: во что поиграть еще, если тебе понравился шутер от CD Projekt RED

Лучшие релизы о мрачном и технологически развитом будущем

Maxim
«Яндекс» создал промышленных роботов для складов и дарксторов «Яндекс» создал промышленных роботов для складов и дарксторов

«Яндекс» создал и протестировал двух промышленных роботов

Forbes
Сияние обрушилось вниз: почему все до сих пор без ума от Мэрилин Монро Сияние обрушилось вниз: почему все до сих пор без ума от Мэрилин Монро

Почему никому не удалось ни скопировать, ни превзойти в популярности Монро

Правила жизни
Открыть в приложении