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

Две трети ключевых зон биоразнообразия в тропиках столкнулись с новым уровнем жары Две трети ключевых зон биоразнообразия в тропиках столкнулись с новым уровнем жары

66% зон в мировых тропических лесах испытывают новые температурные режимы

N+1
Дети не поймут, а родители вспомнят: 13 вкусняшек СССР, без которых не обошлось ни одно советское детство Дети не поймут, а родители вспомнят: 13 вкусняшек СССР, без которых не обошлось ни одно советское детство

Минутка ностальгии по вкусностям из СССР объявляется открытой!

ТехИнсайдер
Как человеческий мозг может быть таким большим Как человеческий мозг может быть таким большим

Для чего человеческому мозгу такие активные нейроны?

ТехИнсайдер
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
Обзор Geely Tugella: плюсы и минусы, комплектации, фото Обзор Geely Tugella: плюсы и минусы, комплектации, фото

Купе-кроссовер Geely Tugella: что стоит знать о нем

РБК
Как стать успешным, отказавшись от двух слов и применив одно «правило Джобса» Как стать успешным, отказавшись от двух слов и применив одно «правило Джобса»

Если следовать за мечтой и отказаться от «но», можно многое изменить в жизни

Psychologies
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
5 способов быстро проверить штрафы онлайн: инструкция к применению 5 способов быстро проверить штрафы онлайн: инструкция к применению

Как минимизировать финансовые затраты, потерю времени и нервов при уплате штрафа

РБК
Знала, что будет королевой: как Камилла Паркер-Боулз боролась за любовь Британии с помощью одежды Знала, что будет королевой: как Камилла Паркер-Боулз боролась за любовь Британии с помощью одежды

Камилла Паркер-Боулз давно готовилась стать королевой

VOICE
Гуверинг как вид абьюза: зачем нарцисс пытается вас вернуть и как ему не поддаться Гуверинг как вид абьюза: зачем нарцисс пытается вас вернуть и как ему не поддаться

Гуверинг — форма нарциссического насилия

Psychologies
Картёжник и дуэлянт: 5 фактов об Александре Пушкине, о которых вы могли не знать Картёжник и дуэлянт: 5 фактов об Александре Пушкине, о которых вы могли не знать

Кто не знает Александра Сергеевича Пушкина, одного из величайших поэтов?

ТехИнсайдер
«Беги, прячься, дерись» — инструкция на случай шутинга от спецслужб «Беги, прячься, дерись» — инструкция на случай шутинга от спецслужб

Эффективная инструкция по противодействию стрелкам

Maxim
Переучет Переучет

Чем теперь является бывший «кроссовер за миллион»

Автопилот
«Я календарь переверну»: в чем феномен хита Михаила Шуфутинского про 3 сентября «Я календарь переверну»: в чем феномен хита Михаила Шуфутинского про 3 сентября

Как песня Михаила Шуфутинского стала мемом?

Psychologies
Остановись, будет хуже! От чего предостерегают пластические хирурги Остановись, будет хуже! От чего предостерегают пластические хирурги

Косметология и пластическая хирургия способны изменить нас до неузнаваемости

Лиза
Универсальный массажер: кто и когда придумал первые вибраторы? Универсальный массажер: кто и когда придумал первые вибраторы?

Как викторианские доктора додумались до идеи "генитального вибромассажера"

ТехИнсайдер
Беременности и зарплаты: как составляются рейтинги гендерного равенства Беременности и зарплаты: как составляются рейтинги гендерного равенства

Что стоит за цифрами всевозможных рейтингов и индексов гендерного равенства?

Forbes
10 неожиданных, но работающих способов согреться 10 неожиданных, но работающих способов согреться

На улице уже похолодало, а отопление еще не дали?

Maxim
Газ против электричества Газ против электричества

Газоавтомобиль может стать «русским ответом» на политику декарбонизации

Эксперт
Киберпанк собачий! Тестируем робота-курьера о четырех ногах на улицах Москвы Киберпанк собачий! Тестируем робота-курьера о четырех ногах на улицах Москвы

Протестировали шагающего робота Alien Go и чуть не устроили ДТП!

ТехИнсайдер
Почему затонувший Почему затонувший

Почему лайнер "Титаник" до сих пор лежит на дне?

ТехИнсайдер
Настасьин лес Настасьин лес

На картинах Насти Худяковой пробиваются сочные ростки, для тайги не простые

Seasons of life
Иллюзия выбора Иллюзия выбора

Если не «Гранта», то кто?

Автопилот
«Археология русского интернета». Телепатия, телемосты и другие техноутопии холодной войны «Археология русского интернета». Телепатия, телемосты и другие техноутопии холодной войны

Отрывок из книги «Археология русского интернета» — о развитии кибернетики в СССР

N+1
Профессор Гарварда назвала 3 признака пассивно-агрессивного поведения в рабочей переписке Профессор Гарварда назвала 3 признака пассивно-агрессивного поведения в рабочей переписке

Большинство недопониманий в переписке люди придумывают

Inc.
Как простолюдинка 20 лет правила Францией: удивительная история маркизы де Помпадур Как простолюдинка 20 лет правила Францией: удивительная история маркизы де Помпадур

Феномен маркизы де Помпадур

VOICE
Жители Владимира XIII века оказались непохожи на своих соседей Жители Владимира XIII века оказались непохожи на своих соседей

Антропологи исследовали останки, обнаруженные в санитарном погребении

N+1
«Первобытный страх»: почему нужно говорить о смерти «Первобытный страх»: почему нужно говорить о смерти

Можно ли перестать бояться смерти?

Psychologies
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
Феномен Эльзы Скиапарелли: что важно знать о главной сопернице Коко Шанель Феномен Эльзы Скиапарелли: что важно знать о главной сопернице Коко Шанель

О создательнице модного дома Эльзе Скиапарелли

СНОБ
Открыть в приложении