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

Телескоп Gaia отыскал рекордно массивную черную дыру звездной массы в Млечном Пути Телескоп Gaia отыскал рекордно массивную черную дыру звездной массы в Млечном Пути

Телескоп Gaia обнаружил рекордно массивную черную дыру звездной массы

N+1
Древесные кольца и время: как это связано с климатом Древесные кольца и время: как это связано с климатом

Полуископаемые деревья Ямальского полуострова подтвердили догадки ученых

Эксперт
Энтомологи случайно затопили зимующих шмелей и обнаружили у них способность неделю выживать под водой Энтомологи случайно затопили зимующих шмелей и обнаружили у них способность неделю выживать под водой

Судя по всему, в природе зимующие матки шмелей успешно переживают наводнения

N+1
Рефлексия: что это такое и как правильно ей заниматься Рефлексия: что это такое и как правильно ей заниматься

Как часто вы заглядываете внутрь себя?

Psychologies
Что будет, если женщина выпьет «Виагру» Что будет, если женщина выпьет «Виагру»

Интересно, а что будет с женщиной, если она примет дозу «Виагры»?

ТехИнсайдер
Тело случая Тело случая

Секс в позднесоветском кино

Weekend
«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
Жуки-дровосеки Жуки-дровосеки

Мы продолжаем публикации материалов первого номера «Вокруг Света» за 1861 год

Вокруг света
Голубой вагон, голубой щенок, голубая чашка: откуда в СССР была такая любовь к голубому цвету? Голубой вагон, голубой щенок, голубая чашка: откуда в СССР была такая любовь к голубому цвету?

В советской культуре был явный перебор с голубым цветом

ТехИнсайдер
Метеорит сохранил модификацию углерода тверже алмаза Метеорит сохранил модификацию углерода тверже алмаза

Образцы гексагональных алмазов указали на происхождение урейлитовых метеоритов

N+1
От Пхеньяна до Сеула. И обратно От Пхеньяна до Сеула. И обратно

Ситуация на фронтах Корейской войны менялась с калейдоскопической скоростью

Дилетант
Зеркальные легкие ядра отличились от тяжелых частотой рождения нуклонных пар Зеркальные легкие ядра отличились от тяжелых частотой рождения нуклонных пар

Исследование поможет лучше понять, как устроены нуклон-нуклонные взаимодействия

N+1
24 часа с ведущими программы «Все на Матч!» 24 часа с ведущими программы «Все на Матч!»

Четыре ведущие передачи «Все на Матч!» рассказали, как проходит их рабочий день

VOICE
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
Пять книг, которые (возможно) помогут ненадолго отвлечься от происходящего Пять книг, которые (возможно) помогут ненадолго отвлечься от происходящего

Книги, которые могут слегка заглушить боль и панику

Правила жизни
Нейросеть Google предсказала запах молекул по их структуре Нейросеть Google предсказала запах молекул по их структуре

Исследовательская лаборатория Google Research представила карту основных запахов

N+1
Среди предков современных жителей Памира нашли древних таримцев Среди предков современных жителей Памира нашли древних таримцев

Генетики исследовали происхождение популяций Центральной Азии

N+1
Что говорит о тебе твоя лучшая подруга Что говорит о тебе твоя лучшая подруга

Кого и почему ты выбираешь в друзья?

VOICE
В поиске своей стаи: что делать, если вы «белая ворона» В поиске своей стаи: что делать, если вы «белая ворона»

Как оставаться собой, не ощущая себя одиноким и непринятым в социуме?

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

Почему они все время обманывают и как с этим бороться?

Psychologies
Жан-Люк Годар: гид по творчеству великого режиссера, изменившего кино Жан-Люк Годар: гид по творчеству великого режиссера, изменившего кино

Как подобраться к творчеству Жана-Люка Годара?

Правила жизни
Елизавета Моряк: Елизавета Моряк:

Умирать в кадре — это элемент творчества

Коллекция. Караван историй
Байки с охоты: утиные истории Байки с охоты: утиные истории

Как говорят опытные люди, «добрый охотник из тебя выйдет — врешь складно»

Maxim
Американцы воспроизвели микробиом кишечника человека Американцы воспроизвели микробиом кишечника человека

Ученые собрали вместе 119 видов микроорганизмов, обитающих в кишечнике человека

N+1
Чистое золото Чистое золото

В компании «Полиметалл» добывают золото без вреда для природы

ТехИнсайдер
Под крышей Под крышей

Это пространство — помещение без окон и вне времени — превратили в мастерскую

Seasons of life
Царская семья: последние дни Царская семья: последние дни

Расстрел царской семьи - вопрос, по которому появляются все новые подробности

Караван историй
Генсек, который улыбался Генсек, который улыбался

На смерть Михаила Горбачева

Weekend
Путешествие во времени Путешествие во времени

Рассказываем, как планировать будущее, чтобы пожить наконец в настоящем

VOICE
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.
Открыть в приложении