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

Бактерию обвинили в гибели миллиардов морских звезд у западного побережья Северной Америки Бактерию обвинили в гибели миллиардов морских звезд у западного побережья Северной Америки

Биологи выяснили, что было возбудителем истощающей болезни морских звезд

N+1
Точка подозрения Точка подозрения

Как современное искусство заставляет смотреть на сексуальное насилие

Weekend
Геологи раскрыли тайну Великого Лиссабонского землетрясения XVIII века Геологи раскрыли тайну Великого Лиссабонского землетрясения XVIII века

Как землетрясение 1755 года изменило Европу: научное объяснение катастрофы века

ТехИнсайдер
Как Тиндер изменил нашу жизнь: гайд к 10-летию приложения Как Тиндер изменил нашу жизнь: гайд к 10-летию приложения

Как Тиндер изменил культуру свиданий и подход к отношениям

Psychologies
20 легендарных мультфильмов для всех возрастов, которые должен посмотреть каждый хоть раз в жизни 20 легендарных мультфильмов для всех возрастов, которые должен посмотреть каждый хоть раз в жизни

Мультики, которые стоит посмотреть всем вне зависимости от возраста

Правила жизни
Дебош в похоронном бюро, столпотворение в Париже и прощание с Дианой: самые дорогие, масштабные и экстравагантные похороны за последние 150 лет Дебош в похоронном бюро, столпотворение в Париже и прощание с Дианой: самые дорогие, масштабные и экстравагантные похороны за последние 150 лет

Самые массовые и экстравагантные церемония прощания

Правила жизни
6 лучших фильмов о космосе: от «Интерстеллара» до «Чужого» 6 лучших фильмов о космосе: от «Интерстеллара» до «Чужого»

Фильмы, действие которых разворачивается за пределами Земли

ТехИнсайдер
Как делают бальзамы и с чем их пить Как делают бальзамы и с чем их пить

Откуда в России появились бальзамы и как их правильно пить

СНОБ
Коллективный опыт: как NFT стал краудфандинговой платформой для цифровых художников Коллективный опыт: как NFT стал краудфандинговой платформой для цифровых художников

Какую роль блокчейн сыграл в развитии цифрового искусства?

Forbes
Наивные или гениальные? Наивные или гениальные?

Что такое синдром Аспергера и в чем его особенности

Лиза
Коронные разряды превзошли грозовые облака по числу созданных радикалов-окислителей Коронные разряды превзошли грозовые облака по числу созданных радикалов-окислителей

Концентрация гидроксил-радикалов вблизи ЛЭП может увеличиться в сто раз

N+1
История купальника: как борьба за право раздеться привела к обратному результату История купальника: как борьба за право раздеться привела к обратному результату

Раньше женщинам запрещали раздеваться, а теперь — одеваться

Forbes
Профессор психологии назвала 7 признаков нарциссического родителя: «Это токсичный способ воспитания детей» Профессор психологии назвала 7 признаков нарциссического родителя: «Это токсичный способ воспитания детей»

Родительство требует эмпатии и сострадания

Inc.
5 гениальных изобретений НАСА, которым люди нашли применение не в космосе, а в повседневной жизни 5 гениальных изобретений НАСА, которым люди нашли применение не в космосе, а в повседневной жизни

Эти "космические гаджеты" гораздо ближе к земной жизни, чем вы думали

ТехИнсайдер
Настольные игры для веселой компании, которые можно сделать своими руками. Поиграем? Настольные игры для веселой компании, которые можно сделать своими руками. Поиграем?

Вам понадобится час свободного времени, руки, растущие из правильного места

ТехИнсайдер
Почему психологи не дают советов? Почему психологи не дают советов?

Почему человек должен сам найти решение своей проблемы?

Psychologies
Опять начинается Опять начинается

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

VOICE
Пример для подражания. Катя Гуру Пример для подражания. Катя Гуру

Катя Гуру рассказала нам, как изменила судьбу тысяч женщин

VOICE
Как пользоваться Midjourney: создаем шедевры вместе с нейросетью Как пользоваться Midjourney: создаем шедевры вместе с нейросетью

Как нарисовать шедевр с помощью нейросети? У нас есть инструкция!

CHIP
Как выглядит легендарный Камень судьбы и зачем его везут из Шотландии к коронации Карла III? Как выглядит легендарный Камень судьбы и зачем его везут из Шотландии к коронации Карла III?

Что такого особенного в коронационном Камне судьбы?

VOICE
Лариса Голубкина: Лариса Голубкина:

Я ощущала внутреннюю окрыленность и не собиралась ее терять

Коллекция. Караван историй
8 причин, почему вам следует использовать масло чайного дерева для дезинфекции дома 8 причин, почему вам следует использовать масло чайного дерева для дезинфекции дома

Вы удивитесь, когда узнаете, на что способно это средство!

ТехИнсайдер
Режиссеры, сильно ругавшие свои фильмы Режиссеры, сильно ругавшие свои фильмы

Вообще-то свои фильмы принято хвалить, но не все придерживаются этого правила

Maxim
Дар речи. Как развивать речевые навыки у детей Дар речи. Как развивать речевые навыки у детей

Стоит ли беспокоиться, если ребенок не говорит до двух лет

СНОБ
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
Что происходит с организмом человека после остановки сердца Что происходит с организмом человека после остановки сердца

После смерти тело какое-то время продолжает жить

ТехИнсайдер
Интервью с главным казахским кинорежиссером Адильханом Ержановым Интервью с главным казахским кинорежиссером Адильханом Ержановым

Режиссер Адильхан Ержанов — о том, как спасти душу от зла

СНОБ
Николай Андреев: Математика — не про рациональность, а про четкое логическое построение Николай Андреев: Математика — не про рациональность, а про четкое логическое построение

Математик Николай Андреев — о гениальных одиночках и школьной математике

СНОБ
Первая порнография Нового времени Первая порнография Нового времени

«Позы Аретино» — скандал, затянувшийся на 500 лет

Weekend
T-shaped специалист: кто это, почему он так востребован и как им стать T-shaped специалист: кто это, почему он так востребован и как им стать

Что такое T-shaped навыки и как их развить

Psychologies
Открыть в приложении