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

Балджи у далеких ярких субмиллиметровых галактик сформировались за счет вспышек звездообразования Балджи у далеких ярких субмиллиметровых галактик сформировались за счет вспышек звездообразования

Телескопы ALMA и «Джеймс Уэбб» наблюдали балджи у субмиллиметровых галактик

N+1
Самый странный маньяк: как Дэвид Стюарт по телефону заставлял других людей насиловать женщин Самый странный маньяк: как Дэвид Стюарт по телефону заставлял других людей насиловать женщин

Эти странные звонки длились на протяжении 12 лет

VOICE
Открыт четвертый вид зрачковой реакции — на фазу дыхания Открыт четвертый вид зрачковой реакции — на фазу дыхания

Ученые открыли, что зрачки реагируют на фазу дыхательного цикла

N+1
Выходить на улицу станет опасно: смотрим карту теплового стресса на Земле к 2100 году Выходить на улицу станет опасно: смотрим карту теплового стресса на Земле к 2100 году

Шкалу температур для котельных ученые уже применяют к обычной погоде на улице

Вокруг света
Топ-5 самых неочевидных способов обмана при продаже авто Топ-5 самых неочевидных способов обмана при продаже авто

На что стоит обращать внимание неопытным водителям при покупке авто?

Maxim
Шармейн Уилкерсон: «Черный торт». Эмоциональный дебютный роман о семейных тайнах Шармейн Уилкерсон: «Черный торт». Эмоциональный дебютный роман о семейных тайнах

Эмоциональный и красивый роман о семье, жизнь которой внезапно изменилась

СНОБ
«Пять дней после катастрофы»: сериал о том, как ураган превратил больницу в тюрьму «Пять дней после катастрофы»: сериал о том, как ураган превратил больницу в тюрьму

Как «Пять дней после катастрофы» препарирует жанр судебно-медицинской драмы

Forbes
Век королевы Век королевы

Женщина, определяющая столетие

Лиза
Как мужчины ведут себя в соцсетях (и почему так ужасно) Как мужчины ведут себя в соцсетях (и почему так ужасно)

Шесть типов мужчин в социальных сетях

VOICE
После отпуска После отпуска

Как бороться с постотпускным синдромом? Читатели делятся своим опытом

Здоровье
Кого из друзей и знакомых стоит просить о помощи в устройстве на работу: мнение ученых Кого из друзей и знакомых стоит просить о помощи в устройстве на работу: мнение ученых

К кому из знакомых следует обратиться, чтобы повысить шансы на трудоустройство?

ТехИнсайдер
Уйти красиво. Как уволиться с максимальной пользой для себя и других Уйти красиво. Как уволиться с максимальной пользой для себя и других

Отрывок из книги «Дизайн работы мечты»

Inc.
«Теперь я знаю, что выбраться можно даже из такого» «Теперь я знаю, что выбраться можно даже из такого»

Серж Фаге — о жизни в СИЗО, медитации во время допросов и выходе из депрессии

Inc.
Живут в кипятке миллионы лет и лакомятся нефтью: что нам известно о самых живучих существах на Земле? Живут в кипятке миллионы лет и лакомятся нефтью: что нам известно о самых живучих существах на Земле?

«Микроб не гризли, ошейник не наденешь», — говорят о термофилах биологи

Вокруг света
Как удалить липкий слой от наклейки с любой поверхности: пошаговая инструкция Как удалить липкий слой от наклейки с любой поверхности: пошаговая инструкция

Как удалить этикетку без повреждений? Делимся ценными лайфхаками!

ТехИнсайдер
Каким было детство Елизаветы II. Отрывок из книги Каким было детство Елизаветы II. Отрывок из книги

Отрывок из книги «Елизавета и Маргарет. Частная жизнь сестер Виндзор»

СНОБ
Как вести себя во время беременности: 3 совета мужчинам Как вести себя во время беременности: 3 совета мужчинам

Что делать будущему отцу, пока его жена беременна?

Psychologies
Среди предков современных жителей Памира нашли древних таримцев Среди предков современных жителей Памира нашли древних таримцев

Генетики исследовали происхождение популяций Центральной Азии

N+1
8 упражнений, которые не работают (и чем их заменить) 8 упражнений, которые не работают (и чем их заменить)

Не все спортивные упражнения одинаково полезны для фигуры

Лиза
Рано похороненный рынок: кто до сих пор продаёт и покупает дискеты Рано похороненный рынок: кто до сих пор продаёт и покупает дискеты

Пересказ интервью из книги Floppy Disk Fever 2022 года

VC.RU
5 шагов к своему истинному «Я». Кто такой внутренний ребенок и как его найти 5 шагов к своему истинному «Я». Кто такой внутренний ребенок и как его найти

Порой мы чувствуем, будто живем не свою жизнь, как это изменить?

Psychologies
Гид по счастью: главные открытия Запада и Востока Гид по счастью: главные открытия Запада и Востока

На что направить усилия, чтобы стать счастливее?

Psychologies
Новости медицины Новости медицины

Можно ли перерасти СДВГ, что на обед у твоего ребенка и другие вопросы медицины

Лиза
«Я впал в ленивую кому» «Я впал в ленивую кому»

У прекрасного состояния лени огромный минус – оно затягивает

Лиза
Искусство покупать: самые крупные продажи за всю историю ярмарки Cosmoscow Искусство покупать: самые крупные продажи за всю историю ярмарки Cosmoscow

Топ-продажи ярмарки современного искусства Cosmoscow прошлых лет

Forbes
Самые разочаровавшие нас паршивые сериалы 2022 года Самые разочаровавшие нас паршивые сериалы 2022 года

Импортные и российские сериалы могут быть одинаково погаными

Maxim
10 увлекательных книг о кругосветках, которые стоит прочесть каждому 10 увлекательных книг о кругосветках, которые стоит прочесть каждому

Готовы отправиться в путь?

Вокруг света
Хомячки с влажных склонов Анд оказались крупнее сородичей с засушливых равнин Хомячки с влажных склонов Анд оказались крупнее сородичей с засушливых равнин

Различия в размерах этих грызунов связаны с доступностью корма

N+1
Как принять горе и отказаться быть жертвой: 8 мудрых цитат автора книги «Выбор» Эдит Эгер Как принять горе и отказаться быть жертвой: 8 мудрых цитат автора книги «Выбор» Эдит Эгер

Эдит Эгер — как найти опору в себе

Psychologies
Как убрать и подтянуть живот после родов. Упражнения и другие действенные способы Как убрать и подтянуть живот после родов. Упражнения и другие действенные способы

Какие упражнения и привычки в питании помогут быстро привести себя в форму?

Лиза
Открыть в приложении