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

«Песнь клетки: Медицинские исследования и новый человек» «Песнь клетки: Медицинские исследования и новый человек»

Что переносит система циркуляции крови

N+1
Уверенные, умные, надежные: как вы думаете, какая черта внешности покоряет других людей? Уверенные, умные, надежные: как вы думаете, какая черта внешности покоряет других людей?

Исследование показало, что людям с одной особенностью мы доверяем намного больше

Вокруг света
«История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие» «История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие»

Кто разрешил спор о природе лавы

N+1
Точка кипения: что делать, если чувствуете, что сейчас сорветесь Точка кипения: что делать, если чувствуете, что сейчас сорветесь

Как распознать приближение нервного срыва и избежать рецидива?

Правила жизни
Два месяца под землей без света и общения с людьми: эксперимент Мишеля Сифра Два месяца под землей без света и общения с людьми: эксперимент Мишеля Сифра

Как проходил эксперимент Мишеля Сифра и к каким он пришел выводам

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
На игле На игле

Действительно ли бьюти-капельницы работают во благо или это просто маркетинг

Grazia
Мы из будущего Мы из будущего

«Белая Вежа» — один из самых интересных научных центров

ТехИнсайдер
Как слышится, так и пишется Как слышится, так и пишется

Пять художников и иллюстраторов изобразили, как представляют себе музыку

Правила жизни
Рыба в газировке: почему через 80 лет исчезнут 90% морских обитателей Земли Рыба в газировке: почему через 80 лет исчезнут 90% морских обитателей Земли

Уже к 2100 году может начаться массовое вымирание

Вокруг света
Самовольная: как женщины на Руси разводились с мужьями и что им за это было Самовольная: как женщины на Руси разводились с мужьями и что им за это было

Что делали женщины на Руси, если сил жить с мужем уже не было?

VOICE
Красный. Это Ferrari Красный. Это Ferrari

Красные феррари стали синонимом слова «скорость»

Вокруг света
Самые поразительные факты о чёрном лондонском такси Самые поразительные факты о чёрном лондонском такси

Где ездят лондонские такси, кроме Лондона?

ТехИнсайдер
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
Зачем монетам зубчатые края? Зачем монетам зубчатые края?

Ребристые ободки на монетах придумали, чтобы помешать мошенникам

ТехИнсайдер
«Я календарь переверну»: в чем феномен хита Михаила Шуфутинского про 3 сентября «Я календарь переверну»: в чем феномен хита Михаила Шуфутинского про 3 сентября

Как песня Михаила Шуфутинского стала мемом?

Psychologies
«Быть, принадлежать, становиться»: как воспитывают детей в Австралии «Быть, принадлежать, становиться»: как воспитывают детей в Австралии

В чем главная ценность страны, занимающей целый континент?

Вокруг света
Почему в Средние века так часто изображали драконов Почему в Средние века так часто изображали драконов

Драконы на особом месте как в современном воображении, так и в средневековом

ТехИнсайдер
«Простуда» ниже пояса «Простуда» ниже пояса

Около половины женщин страдают циститом или другой инфекцией мочевыводящих путей

Лиза
Пропаганда: почему она нам необходима Пропаганда: почему она нам необходима

Что такое пропаганда и почему сейчас невозможно представить мир без неё?

Psychologies
Прямые колени, прижатые руки, поникшие плечи: эксперт расшифровывает тревожные сообщения тела Прямые колени, прижатые руки, поникшие плечи: эксперт расшифровывает тревожные сообщения тела

Научившись читать язык тела, можно многое узнать о человеке и лучше понять его

VOICE
«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
Труп, который обманул Гитлера Труп, который обманул Гитлера

Непридуманная шпионская история с неожиданным участием Йена Флеминга

Дилетант
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
Демоны тревожной суеты и уныния: какие внутренние установки приводят нас к кризису Демоны тревожной суеты и уныния: какие внутренние установки приводят нас к кризису

Отрывок из книги «Сила кризиса» — о внутренних демонах, приводящих к кризису

Forbes
Вскрытие покажет: до России добрался новый фильм Кроненберга «Преступления будущего» Вскрытие покажет: до России добрался новый фильм Кроненберга «Преступления будущего»

«Преступления будущего» — образцовый философский боди-хоррор

Правила жизни
Прийти в форму после отпуска Прийти в форму после отпуска

20-минутная жиросжигающая тренировка для тех, у кого нет времени на спортзал

Лиза
С чем носить кожаные брюки в этом сезоне: 8 лучших стритстайл-образов с Недель моды С чем носить кожаные брюки в этом сезоне: 8 лучших стритстайл-образов с Недель моды

Ну что, рок-звезда, ты готова к новому сезону?

VOICE
Мужчина мечты Мужчина мечты

Эльдар Хакимов – о лучших сетах, фешен-экспериментах и серьезных отношениях

VOICE
Как пребывание в космосе изменяет тело человека и с какими трудностями столкнутся будущие колонисты Марса Как пребывание в космосе изменяет тело человека и с какими трудностями столкнутся будущие колонисты Марса

Какие нагрузки окажет на человеческое тело Красная планета?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении