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

Секвенирование ДНК из воздуха сообщило о составе биомов и человеческих популяций Секвенирование ДНК из воздуха сообщило о составе биомов и человеческих популяций

Секвенирование ДНК как способ быстрого и неинвазивного анализа биомов

N+1
Секс в семье с маленькими детьми: 3 правила для родителей Секс в семье с маленькими детьми: 3 правила для родителей

Секс в паре должен быть независимо от того, есть ли у вас дети или нет

Psychologies
Откуда к нам прилетела межзвездная комета? Астрономы впервые отследили ее путь Откуда к нам прилетела межзвездная комета? Астрономы впервые отследили ее путь

Астрономам впервые удалось точно установить, откуда прибыл межзвездный гость

Inc.
Документальные фильмы, которые страшнее любого ужастика Документальные фильмы, которые страшнее любого ужастика

Отбрось стереотип, что документалки — это скукота для зануд

Maxim
5 ключей к разумному оптимизму 5 ключей к разумному оптимизму

Как видеть в жизни хорошее, не вступая в противоречие со здравым смыслом

Psychologies
Хигураси Хигураси

Анаит Григорян не только посол японской культуры в русскоязычной литературе

Правила жизни
5 небанальных цветовых комбинаций на осень, которые выглядят дорого 5 небанальных цветовых комбинаций на осень, которые выглядят дорого

Колорблокинг - самый нужный навык последних сезонов

VOICE
«Коллега приглашал на свидание, пока его жена была в роддоме»: психолог объяснила, почему мужчины так поступают «Коллега приглашал на свидание, пока его жена была в роддоме»: психолог объяснила, почему мужчины так поступают

Почему мужчины ухаживают за другими женщинами, пока их жена беременна?

Psychologies
Как АНБ получает наши личные данные и что с ними делает? Как АНБ получает наши личные данные и что с ними делает?

Как и зачем секретные службы собирают миллионы звонков, писем и фотографий?

ТехИнсайдер
Как выглядела, пахла и звучала Англия времен Тюдоров: сериалы вам врут Как выглядела, пахла и звучала Англия времен Тюдоров: сериалы вам врут

Какой была Англия в Средние века?

ТехИнсайдер
«Мы с подругой живем вместе уже восемь лет» «Мы с подругой живем вместе уже восемь лет»

Что такое «бостонский брак» и почему наши героини отдали предпочтения ему

Лиза
Как воспитывать сыновей: советы матерям и отцам Как воспитывать сыновей: советы матерям и отцам

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

Psychologies
«Самое главное — это еда»: во сколько обходится содержание и образование детей «Самое главное — это еда»: во сколько обходится содержание и образование детей

Как меняется семейная система и экономика с появлением детей

Forbes
Программы для восстановления данных: топ-5 лучших Программы для восстановления данных: топ-5 лучших

Программы для восстановления данных могут пригодиться при их случайном удалении

CHIP
12 любимых школьных забав и хулиганств времен нашего детства 12 любимых школьных забав и хулиганств времен нашего детства

Самые экстремальные школьные развлечения мальчишек из советского времени!

Maxim
4 бытовые ситуации в течение дня, которые могут провоцировать у нас тревогу 4 бытовые ситуации в течение дня, которые могут провоцировать у нас тревогу

Как научиться переживать бытовую тревогу с минимальными потерями?

Psychologies
Портфель развлечений: чем владеет семья экс-министра Ткачева Портфель развлечений: чем владеет семья экс-министра Ткачева

Значимые проекты, которые имеют отношение к бизнес-империи Ткачевых

Forbes
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
Красноглазые квакши выбрали партнеров по вибрации веток от их брачных криков Красноглазые квакши выбрали партнеров по вибрации веток от их брачных криков

Песни красноглазых квакш оказались бимодальными

N+1
Почему человек до сих пор не был на Марсе: три главные причины Почему человек до сих пор не был на Марсе: три главные причины

Почему люди еще не добрались до Красной планеты? В чем же проблема?

ТехИнсайдер
5 правил эффективного совещания от Рэя Далио 5 правил эффективного совещания от Рэя Далио

Правила для рабочих встреч, которые помогают проводить без лишней траты времени

Inc.
Названы 8 полезных продуктов для вашей печени Названы 8 полезных продуктов для вашей печени

Как поддержать здоровье печени с помощью продуктов?

ТехИнсайдер
Лавандовый рай Лавандовый рай

Вилла в стиле прованс на Лазурном Берегу

SALON-Interior
«Три тысячи лет желаний» с Тильдой Суинтон и Идрисом Эльбой — завораживающая сказка о природе сказок. И главная лавстори этого года «Три тысячи лет желаний» с Тильдой Суинтон и Идрисом Эльбой — завораживающая сказка о природе сказок. И главная лавстори этого года

«Три тысячи лет желаний» — голливудский блокбастер и пылкая лавстори

Правила жизни
Биполярное расстройство: что делать, если оно мешает карьере Биполярное расстройство: что делать, если оно мешает карьере

Учитель, страдающий биполярным расстройством личности, делится опытом

Psychologies
Почему алкоголь сильнее влияет на женщин, чем на мужчин Почему алкоголь сильнее влияет на женщин, чем на мужчин

Почему влияние алкоголя на людей так отличается?

ТехИнсайдер
Пластические операции, которые старят Пластические операции, которые старят

Какие пластические операции могут прибавить несколько лет?

Лиза
Танцы, подкасты и откровенные фото: на чем зарабатывают самые богатые инфлюенсеры Танцы, подкасты и откровенные фото: на чем зарабатывают самые богатые инфлюенсеры

10 самых влиятельных женщин, живущих в сети

Forbes
Труп, который обманул Гитлера Труп, который обманул Гитлера

Непридуманная шпионская история с неожиданным участием Йена Флеминга

Дилетант
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
Открыть в приложении