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

Ингибиторы янус-киназы не повысиил риск рака при лечении ревматоидного артрита Ингибиторы янус-киназы не повысиил риск рака при лечении ревматоидного артрита

Ученые выяснили, что терапия артрита ингибиторами янус-киназы не провоцирует рак

N+1
Последний аргумент: как женщины сражались на дуэлях Последний аргумент: как женщины сражались на дуэлях

Дуэль — это прерогатива мужчин, но женщины тоже участвовали в поединках

Forbes
Шимпанзе заразились зевотой от головы андроида Шимпанзе заразились зевотой от головы андроида

Шимпанзе способны заразиться зевотой от зевающей головы человекоподобного робота

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

Триллеры, действия которых разворачиваются в фантазийном мире будущего

СНОБ
10 ошибок в аэропорту, которые дорого вам обойдутся 10 ошибок в аэропорту, которые дорого вам обойдутся

Рассказываем о мелочах, которые могут существенно подорвать бюджет поездки

Maxim
Мама создателя Бумагогорска: «Развитие ребенка — это про проживание с ним его детства» Мама создателя Бумагогорска: «Развитие ребенка — это про проживание с ним его детства»

Мама создателя Бумагогорска делится с нами изнанкой истории бумажного города

Psychologies
Яхты Яхты

Всё, чем смогла удивить за прошедший год индустрия люксового яхтостроения

Robb Report
Что будет, если есть кабачки каждый день? 6 фактов про пользу и вред «кустовой тыквы» Что будет, если есть кабачки каждый день? 6 фактов про пользу и вред «кустовой тыквы»

Чем хорош овощ, без которого невозможно приготовить рататуй?

Вокруг света
Королевство полной луны Королевство полной луны

Королевство Шато Шапито в Грузии — сказка, в которую очень хочется верить

Seasons of life
У вас очень непослушные волосы? Во всем может быть виновата редкая генетическая болезнь У вас очень непослушные волосы? Во всем может быть виновата редкая генетическая болезнь

Ученые нашли гены, ответственные за «синдром непослушных волос»

ТехИнсайдер
Звери-хранители и аллигатор Валли: кому помогают животные эмоциональной поддержки Звери-хранители и аллигатор Валли: кому помогают животные эмоциональной поддержки

Как общение с животными эмоциональной поддержки превращается в терапию?

Forbes
В неолитической керамике из Шотландии нашли следы молочной каши В неолитической керамике из Шотландии нашли следы молочной каши

Ученые исследовали находки IV тысячелетия до нашей эры

N+1
Не едят свинину, не пишут иероглифами: почему Китай «перевоспитывает» уйгуров Не едят свинину, не пишут иероглифами: почему Китай «перевоспитывает» уйгуров

Какую политику Китай проводит в Синьцзян-Уйгурском автономном районе

Forbes
Таяние Арктики приведет к усилению Эль-Ниньо в тропическом Тихом океане Таяние Арктики приведет к усилению Эль-Ниньо в тропическом Тихом океане

Таяние морского льда в Арктике глобально повлияет на климат Земли

ТехИнсайдер
Кто в доме хозяин Кто в доме хозяин

Почему в любовных отношениях возникает борьба за власть (и можно ли с этим жить)

Лиза
5 российских и советских остросюжетных фильмов про танки 5 российских и советских остросюжетных фильмов про танки

Художественные фильмы про легендарные советские танки

ТехИнсайдер
Оксана Пономарева Оксана Пономарева

Муза движения креативного прагматизма Оксана Пономарева

Собака.ru
«Последний польский король». Какой была коронация Николая I в польские короли и что ей предшествовало «Последний польский король». Какой была коронация Николая I в польские короли и что ей предшествовало

Отрывок из книги Екатерины Болтуновой «Последний польский король»

N+1
Как принять горе и отказаться быть жертвой: 8 мудрых цитат автора книги «Выбор» Эдит Эгер Как принять горе и отказаться быть жертвой: 8 мудрых цитат автора книги «Выбор» Эдит Эгер

Эдит Эгер — как найти опору в себе

Psychologies
Энтомологи насчитали 20 квадриллионов муравьев на Земле Энтомологи насчитали 20 квадриллионов муравьев на Земле

Общая биомасса муравьев составила 20 процентов биомассы человечества

N+1
25 тысяч дней у власти. Краткая биография Елизаветы II 25 тысяч дней у власти. Краткая биография Елизаветы II

Какой была королева Великобритании и чем запомнятся годы ее правления

СНОБ
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
«Математическое неравенство»: почему до сих пор так мало женщин в IT и точных науках «Математическое неравенство»: почему до сих пор так мало женщин в IT и точных науках

Как помочь следующему поколению девочек не становиться жертвами клише

Forbes
Человек в космосе подвергается высокому риску мутаций, связанных с раком Человек в космосе подвергается высокому риску мутаций, связанных с раком

Мутации могут увеличить риск развития рака и сердечных заболеваний у астронавта

ТехИнсайдер
Первый отрывок из нового романа Виктора Пелевина KGBT+ Первый отрывок из нового романа Виктора Пелевина KGBT+

Отрывок из романа KGBT+, в которой главный герой сидит в баночной тюрьме

Правила жизни
Есть только МиГ Есть только МиГ

Все три года войны центральное место занимало противостояние ВВС СССР и США

Дилетант
Как бывший рабочий колбасного завода открыл свой премиальный бренд экомасел и растит его даже в кризис Как бывший рабочий колбасного завода открыл свой премиальный бренд экомасел и растит его даже в кризис

Евгению Бардину 24 года, и три из них он ведет совсем не «зумерский» бизнес

Inc.
Ярко-красная Бетельгейзе была желтой звездой еще 2000 лет назад Ярко-красная Бетельгейзе была желтой звездой еще 2000 лет назад

Как менялся цвет одной из самых ярких и самых знаменитых звезд на небе

ТехИнсайдер
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
Любовный треугольник Ленина: как неприметная Крупская увела Ильича у красотки Якубовой Любовный треугольник Ленина: как неприметная Крупская увела Ильича у красотки Якубовой

Не всем известно, что семья "отца революции" началась с "романа на троих"

VOICE
Открыть в приложении