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

«Как живые: Двуногие змеи, акулы-зомби и другие исчезнувшие животные» «Как живые: Двуногие змеи, акулы-зомби и другие исчезнувшие животные»

Какой была переходная форма от рыбы к четвероногому

N+1
Дел невпроворот: как научиться справляться с рабочими завалами Дел невпроворот: как научиться справляться с рабочими завалами

Глава из книги «Дизайн работы мечты»

Psychologies
Нейробиологи получили изображение одного кубического миллиметра мозга с точностью до каждой клетки Нейробиологи получили изображение одного кубического миллиметра мозга с точностью до каждой клетки

Исследователи нанесли на карту 1 кубический миллиметр коры мозга человека

ТехИнсайдер
Почему электромобили на самом деле очень опасны? Все дело в шуме Почему электромобили на самом деле очень опасны? Все дело в шуме

Как должны звучать электромобили?

ТехИнсайдер
Что такое ASMR-видео и как они влияют на наш мозг Что такое ASMR-видео и как они влияют на наш мозг

Почему нам так нравится ASMR-контент?

ТехИнсайдер
Как просто и дешево очистить смеситель от известкового налета: секретный прием сантехников Как просто и дешево очистить смеситель от известкового налета: секретный прием сантехников

Как справиться с известковым налетом?

ТехИнсайдер
Ремесла, ирония и прощание с королевой: что нужно знать о Джонатане Андерсоне Ремесла, ирония и прощание с королевой: что нужно знать о Джонатане Андерсоне

Что стоит знать об одном из главных британских дизайнеров современности?

Правила жизни
«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
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
8 атмосферных книг и фильмов о любви к чтению, о которых вы могли даже не слышать 8 атмосферных книг и фильмов о любви к чтению, о которых вы могли даже не слышать

8 атмосферных книг и фильмов о любви к чтению, которая порой меняет жизни

Вокруг света
Шиш и два портфеля Шиш и два портфеля

Как превратить в комедию проблемы финансирования образования

Weekend
Генсек, который улыбался Генсек, который улыбался

На смерть Михаила Горбачева

Weekend
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
Истребление человеком хищников разделило крупнейший в мире живой организм на три части Истребление человеком хищников разделило крупнейший в мире живой организм на три части

«Лес одного дерева» в Америке перестал возобновляться из-за избытка оленей

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
Думскроллинг: чем опасно навязчивое пролистывание новостей и как его остановить Думскроллинг: чем опасно навязчивое пролистывание новостей и как его остановить

Как уберечь свое психическое здоровье среди думскроллинга

Psychologies
Образ жизни Образ жизни

Дизайнер Татьяна Парфенова показывает нам свой новый дом, лес и сад

Собака.ru
Переучет Переучет

Чем теперь является бывший «кроссовер за миллион»

Автопилот
Как Елизавета II ездила в метро, садилась верхом в 92 года и нарушала традиции Как Елизавета II ездила в метро, садилась верхом в 92 года и нарушала традиции

Многие думают, что Елизавета II всю жизнь вела себя по строгому протоколу

VOICE
«В меня влюблен друг мужа, и… мне это нравится» «В меня влюблен друг мужа, и… мне это нравится»

Но что, если влюбленность между двумя из треугольника витает в воздухе?

Psychologies
Заводная коробчонка: 6 самых крошечных автомобилей в истории Заводная коробчонка: 6 самых крошечных автомобилей в истории

Компактные городские автомобили — это прекрасно

Вокруг света
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
Удивительная операция и дальнейшая судьба: история советского хирурга, который вырезал себе аппендикс Удивительная операция и дальнейшая судьба: история советского хирурга, который вырезал себе аппендикс

Удивительная история Леонида Рогозова, человека, который удалил себе аппендикс

ТехИнсайдер
Самый странный маньяк: как Дэвид Стюарт по телефону заставлял других людей насиловать женщин Самый странный маньяк: как Дэвид Стюарт по телефону заставлял других людей насиловать женщин

Эти странные звонки длились на протяжении 12 лет

VOICE
Красота Красота

Самые богатые и утончённые ароматы, которые радовали нас в этом году

Robb Report
Дорогой кофе надолго Дорогой кофе надолго

На смену бразильским проблемам с кофе идут вьетнамские

Эксперт
Самая универсальная вещь:10 необычных способов применения куска мыла Самая универсальная вещь:10 необычных способов применения куска мыла

Простое мыло способно на многое

ТехИнсайдер
Андрей Житинкин: «Не бойтесь сложного характера актрис. Это спутник большого таланта» Андрей Житинкин: «Не бойтесь сложного характера актрис. Это спутник большого таланта»

Много раз меня спрашивали: как ты смог с ними сработаться? Как?

Караван историй
Сам себе исключение Сам себе исключение

Режиссер Вернер Херцог и его правила работы

Weekend
Разгадать за выходные: детективные мини-сериалы, которые пробудят в тебе Шерлока Разгадать за выходные: детективные мини-сериалы, которые пробудят в тебе Шерлока

Детективные мини-сериалы, которые потребуют от тебя гибкости ума

VOICE
Открыть в приложении