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

Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер

Хроническая инфекция хеликобактер служит основной причиной рака желудка

N+1
Чай в молоко, или молоко в чай: как любила пить чай Елизавета ll и откуда в Англии появилась традиция Чай в молоко, или молоко в чай: как любила пить чай Елизавета ll и откуда в Англии появилась традиция

Англия не была европейским первооткрывателем чая

ТехИнсайдер
Буддийские и даосские храмы Китая оказались убежищами для вековых деревьев Буддийские и даосские храмы Китая оказались убежищами для вековых деревьев

На территории буддийских и даосских храмов Китая сохранились вековые деревья

N+1
Что написать мужчине после молчания и как объяснить долгую паузу Что написать мужчине после молчания и как объяснить долгую паузу

Пять шагов, которые помогут «разморозить» чувства и прервать «обет молчания»

Psychologies
Как правильно ехать по серпантину: ПДД для водителей Как правильно ехать по серпантину: ПДД для водителей

Как безопасно передвигаться по серпантину?

РБК
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
Эта часть СССР была оккупирована нацистами после захвата Берлина. Как такое возможно? Эта часть СССР была оккупирована нацистами после захвата Берлина. Как такое возможно?

Было место, откуда нацисты после разгрома ушли гораздо позже

ТехИнсайдер
Что говорит о тебе твоя лучшая подруга Что говорит о тебе твоя лучшая подруга

Кого и почему ты выбираешь в друзья?

VOICE
Что молодежь не знает о старом интернете Что молодежь не знает о старом интернете

Что молодые не знают, а бывалые не помнят об интернете

Maxim
Любятинка и Рома Штайн Любятинка и Рома Штайн

Любятинка и Рома Штайн рассказали о том почему они до сих пор не женаты

ЖАРА Magazine
6 раз, когда Советский Союз пробовал создать электромобиль: вот что из этого вышло 6 раз, когда Советский Союз пробовал создать электромобиль: вот что из этого вышло

Советские конструкторы были близки к тому, чтобы запустить электромобиль

ТехИнсайдер
Вкусная рука: 13 вопросов мастеру-плововару Вкусная рука: 13 вопросов мастеру-плововару

Знаток восточной кухни рассказывает, каким должен быть настоящий плов

Вокруг света
10 лучших турецких сериалов о любви, от которых невозможно оторваться 10 лучших турецких сериалов о любви, от которых невозможно оторваться

Турецкие сериалы захватили мир

VOICE
4 основных вида психических травм 4 основных вида психических травм

Глава из книги «Травма. Невидимая эпидемия»

Psychologies
Как готовили еду древние британцы около 6000 лет назад Как готовили еду древние британцы около 6000 лет назад

Древние британцы ели кашу, а иногда готовили блюдо, напоминающее тушенку

ТехИнсайдер
Куда уходят деньги? Куда уходят деньги?

Как найти дыру в семейном бюджете и залатать ее

Лиза
Названы 15 растений, которые заставят сад благоухать полгода подряд. А вы такие сажаете? Названы 15 растений, которые заставят сад благоухать полгода подряд. А вы такие сажаете?

Немного магии — и участок будет утопать в цветах с апреля по октябрь

Вокруг света
Как Корнелия Сорабджи стала первой женщиной-адвокатом в Индии Как Корнелия Сорабджи стала первой женщиной-адвокатом в Индии

Рассказываем историю первой индийской женщины-адвоката

Forbes
Патологические лжецы: что заставляет их врать? Патологические лжецы: что заставляет их врать?

Почему они все время обманывают и как с этим бороться?

Psychologies
Спасательный скил: можно ли найти работу в IT без опыта Спасательный скил: можно ли найти работу в IT без опыта

Можно ли комфортно работать в IT, если нужные навыки только формируются?

ТехИнсайдер
Эмоциональное переедание Эмоциональное переедание

Из-за чего возникает эмоциональное переедание и как с этим справиться

Лиза
Без клея и особой отвёртки: Fairphone — смартфон, который можно разобрать и собрать за несколько минут Без клея и особой отвёртки: Fairphone — смартфон, который можно разобрать и собрать за несколько минут

Fairphone разбирается и собирается за считанные минуты

VC.RU
Лемуры обняли деревья ради охлаждения Лемуры обняли деревья ради охлаждения

Сифаки Верро выработали своеобразный способ охладиться в жаркую погоду

N+1
Фильмы и сериалы, которые все начали ненавидеть с первого трейлера Фильмы и сериалы, которые все начали ненавидеть с первого трейлера

Самые ненавистные трейлеры всех времен

Maxim
Нужно ли чистить яблоки и насколько вредна кожура? Нужно ли чистить яблоки и насколько вредна кожура?

Нужно ли очищать яблоко от кожуры или иногда лучше этого не делать

ТехИнсайдер
Болезни легких у женщин Болезни легких у женщин

Кто может быть в зоне риска болезни легких и как из нее выйти

Лиза
Как спасти кожу от обезвоженности в отопительный сезон: гид по правильному уходу Как спасти кожу от обезвоженности в отопительный сезон: гид по правильному уходу

Как увлажнить кожу?

VOICE
Эти оттенки ужасно старят! 5 осенних цветов, которые добавляют возраст - мнение стилиста Эти оттенки ужасно старят! 5 осенних цветов, которые добавляют возраст - мнение стилиста

Займемся поиском темных колдунов, которые наводят порчу на наш гардероб

VOICE
У кого из животных самая большая голова? У кого из животных самая большая голова?

У какого животного самая большая голова, если сравнивать ее с размерами тела?

ТехИнсайдер
Самые живучие мифы повседневной жизни, в которые все верят несмотря ни на что Самые живучие мифы повседневной жизни, в которые все верят несмотря ни на что

После бритья волосы будут гуще и длиннее, а читать в темноте вредно?

Maxim
Открыть в приложении