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

Международная комиссия предложила пересмотреть определение ожирения Международная комиссия предложила пересмотреть определение ожирения

Ученые предложили разделить ожирение на две различные формы

N+1
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
В Португалии нашли выгравированные в эпоху верхнего палеолита фигуры животных В Португалии нашли выгравированные в эпоху верхнего палеолита фигуры животных

Археологи обнаружили в Португалии новые произведения палеолитического искусства

N+1
Культовые фильмы о возможностях будущего Культовые фильмы о возможностях будущего

Триллеры, действия которых разворачиваются в фантазийном мире будущего

СНОБ
Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине

Одиночество — это не пустота, а пространство для наполнения своей жизни смыслами

Psychologies
Что не надо дарить ребенку: антитоп-10 Что не надо дарить ребенку: антитоп-10

Что подарить, чтобы нанести сыну, дочке или племяннику психотравму на всю жизнь?

Maxim
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
Ученый-бихевиорист рассказал о 3-шаговом упражнении, которое помогает победить сомнения в себе Ученый-бихевиорист рассказал о 3-шаговом упражнении, которое помогает победить сомнения в себе

Кто из нас не сомневался в себе?

Inc.
Как воспитывать сыновей: советы матерям и отцам Как воспитывать сыновей: советы матерям и отцам

Что делать родителям, чтобы сын действительно вырос их «гордостью»?

Psychologies
Самая ужасная смерть: история маньяка Джона Джуберта, после казни которого запретили электрический стул Самая ужасная смерть: история маньяка Джона Джуберта, после казни которого запретили электрический стул

Гибель серийного убийцы Джона Джуберта была ужасной

VOICE
Как выбрать для ребенка подходящий кружок или секцию? Отвечает педагог Дима Зицер Как выбрать для ребенка подходящий кружок или секцию? Отвечает педагог Дима Зицер

Какие внешкольные занятия подойдут ребенку?

СНОБ
Как стиль воспитания влияет на будущую личную жизнь детей Как стиль воспитания влияет на будущую личную жизнь детей

Как уберечь детей от нездоровых отношений во взрослой жизни

Psychologies
В черной-черной Русалочке: почему мы так реагируем на смену расы персонажа В черной-черной Русалочке: почему мы так реагируем на смену расы персонажа

Откуда столько ненависти к черной Русалочке?

VOICE
6 самых полезных привычек 6 самых полезных привычек

Топ-лист полезных привычек

Лиза
Полный гид для начинающих грибников — как, где и что собирать Полный гид для начинающих грибников — как, где и что собирать

Инструкция для тех, кто еще не очень сведущ в тихой охоте на грибы

Правила жизни
8 ложных признаков интеллектуала 8 ложных признаков интеллектуала

Набор псевдоинтеллектуала: книги, очки, возраст, талант и кое-что еще

Maxim
Города майя до сих пор отравлены ртутью Города майя до сих пор отравлены ртутью

Спустя 900 лет, почва в городах майа остается опасной из-за загрязнения ртутью

ТехИнсайдер
Сотни стеклянных сфер, найденных на Луне, раскрыли тайну древнего столкновения астероида с Землей Сотни стеклянных сфер, найденных на Луне, раскрыли тайну древнего столкновения астероида с Землей

Микроскопические осколки стекла с Луны выявили историю лунных столкновений

ТехИнсайдер
«Голиафы должны уйти» «Голиафы должны уйти»

Адильхан Ержанов о своем новом фильме «Голиаф»

Weekend
Паника, тревожность и стресс. Как помочь психике в сложной ситуации Паника, тревожность и стресс. Как помочь психике в сложной ситуации

Что делать с паникой, тревожностью и стрессом, как поддержать близких?

СНОБ
Елизавета Моряк: Елизавета Моряк:

Умирать в кадре — это элемент творчества

Коллекция. Караван историй
«Мой ребенок сделал партак»: как говорить с детьми о тату — сделанных и еще нет «Мой ребенок сделал партак»: как говорить с детьми о тату — сделанных и еще нет

Как быть, если ребенок задумался о татуировке или уже сделал?

VOICE
Травы для женщин Травы для женщин

В арсенале фитотерапии есть немало лекарственных растений, которые тебе помогут

Лиза
Крупнейшее восстание рабочих в США: вот какой была битва у горы Блэр Крупнейшее восстание рабочих в США: вот какой была битва у горы Блэр

Американские рабочие раньше устраивали целые сражения и где-то даже побеждали

ТехИнсайдер
В испражнениях викингов был найден древнейший паразит, заражающий людей и по сей день — узнайте, как обезопасить себя В испражнениях викингов был найден древнейший паразит, заражающий людей и по сей день — узнайте, как обезопасить себя

Как власоглавы заражают людей?

ТехИнсайдер
Скончалась королева Елизавета II: за что мы ее любили и почему нам так горько? Скончалась королева Елизавета II: за что мы ее любили и почему нам так горько?

Почему жизнь Елизаветы II всегда находилась в центре внимания?

Psychologies
Сам себе коуч Сам себе коуч

Такой вы актрису Глафиру Тарханову еще не видели

OK!
Диета при артрите: какие продукты есть, чтобы облегчить боль Диета при артрите: какие продукты есть, чтобы облегчить боль

Продукты, которые помогут облегчить боли при артрите

ТехИнсайдер
Почему в Средние века так часто изображали драконов Почему в Средние века так часто изображали драконов

Драконы на особом месте как в современном воображении, так и в средневековом

ТехИнсайдер
Они разрушат ваш брак: 4 «всадника Апокалипсиса», которые подтачивают семью изнутри Они разрушат ваш брак: 4 «всадника Апокалипсиса», которые подтачивают семью изнутри

По тому, как люди общаются между собой, можно предугадать их расставание

Psychologies
Открыть в приложении