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

Культурный виноград появился на Сардинии больше трех тысяч лет назад Культурный виноград появился на Сардинии больше трех тысяч лет назад

Самый ранний культурный виноград выращивали на Сардинии

N+1
Как читать «Двенадцать» Блока Как читать «Двенадцать» Блока

Как Александр Блок относился к революции и в чем его упрекали современники

Культура.РФ
Как организм слонов смог победить рак, и может ли человек достичь этого Как организм слонов смог победить рак, и может ли человек достичь этого

Генетическая загадка слонов: почему эти гиганты почти не болеют онкологией?

ТехИнсайдер
Необычные применения яблочного уксуса в быту: вы точно не знали, что это настолько полезный продукт! Необычные применения яблочного уксуса в быту: вы точно не знали, что это настолько полезный продукт!

Яблочный уксус — полезная добавка к блюдам и незаменимый помощник в быту

ТехИнсайдер
Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
Как расширить тесный коридор без ремонта. 6 лайфхаков от дизайнера Как расширить тесный коридор без ремонта. 6 лайфхаков от дизайнера

Тесная и неудобная прихожая – одна из самых насущных проблем. Как это исправить?

Лиза
Как скачать Майнкрафт и установить на него моды? Как скачать Майнкрафт и установить на него моды?

Как установить Minecraft на компьютер и телефон

CHIP
5 способов улучшить работу мозга в любом возрасте 5 способов улучшить работу мозга в любом возрасте

Пять способов улучшить здоровье мозга уже сегодня

Inc.
Лемуры обняли деревья ради охлаждения Лемуры обняли деревья ради охлаждения

Сифаки Верро выработали своеобразный способ охладиться в жаркую погоду

N+1
Почки будут спасены, если начать готовить еду на этом масле: врачи-нефрологи назвали лучшие продукты для здоровья почек Почки будут спасены, если начать готовить еду на этом масле: врачи-нефрологи назвали лучшие продукты для здоровья почек

Какие продукты нужно обязательно включить в рацион, чтобы почки были здоровы

ТехИнсайдер
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
Средство, которое поможет всему организму: чем полезен активированный уголь для лица, волос и желудка Средство, которое поможет всему организму: чем полезен активированный уголь для лица, волос и желудка

На что способен активированный уголь?

ТехИнсайдер
Маленькость самцов колибри-пчелок объяснили половым отбором Маленькость самцов колибри-пчелок объяснили половым отбором

Самцы этих колибри стали мельче самок, чтобы лучше исполнять брачные танцы

N+1
Сколько весит Британская корона? Краткая история тысячелетней монархии Сколько весит Британская корона? Краткая история тысячелетней монархии

Британская монархия — это красиво

ТехИнсайдер
Angry birds Angry birds

Главные ошибки сов и жаворонков, которые лишают их энергии на весь день

Лиза
Дела октябрьские Дела октябрьские

8 самых важных дел на дачном участке до наступления серьезных холодов

Лиза
Как возник в Санкт-Петербурге памятник Чижику-пыжику? Как возник в Санкт-Петербурге памятник Чижику-пыжику?

Памятник Чижику-пыжику — самый маленький монумент в Санкт-Петербурге

Культура.РФ
Вкусная рука: 13 вопросов мастеру-плововару Вкусная рука: 13 вопросов мастеру-плововару

Знаток восточной кухни рассказывает, каким должен быть настоящий плов

Вокруг света
Путь длиной в 96 лет: какие технологии появились при Елизавете II Путь длиной в 96 лет: какие технологии появились при Елизавете II

Вспоминаем эпохальные технологии, которые застала при жизни Елизавета II

CHIP
4 совета, которые помогут вам лучше заботиться о себе 4 совета, которые помогут вам лучше заботиться о себе

Как определить, правильно ли вы заботитесь о себе

Psychologies
Выходить на улицу станет опасно: смотрим карту теплового стресса на Земле к 2100 году Выходить на улицу станет опасно: смотрим карту теплового стресса на Земле к 2100 году

Шкалу температур для котельных ученые уже применяют к обычной погоде на улице

Вокруг света
Кого из друзей и знакомых стоит просить о помощи в устройстве на работу: мнение ученых Кого из друзей и знакомых стоит просить о помощи в устройстве на работу: мнение ученых

К кому из знакомых следует обратиться, чтобы повысить шансы на трудоустройство?

ТехИнсайдер
Не просто усы, лапы и хвост: 6 самых-самых пород кошек Не просто усы, лапы и хвост: 6 самых-самых пород кошек

Все котики хороши, но некоторые особенно хороши в чем-то своем

Вокруг света
Действенные способы заставить ваш хрусталь блестеть Действенные способы заставить ваш хрусталь блестеть

Как сохранить внешний вид хрусталя и бережно отмыть от загрязнений

ТехИнсайдер
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
Почему стервятники никогда не убивают свежую добычу, а предпочитают питаться мясом с тухлинкой? Почему стервятники никогда не убивают свежую добычу, а предпочитают питаться мясом с тухлинкой?

Почему стервятники выбрали роль падальщиков?

ТехИнсайдер
Завтра на работу Завтра на работу

Попробуем составить реалистичные карьерные прогнозы

VOICE
Обсудим наши условия: восемь женщин-дипломатов Обсудим наши условия: восемь женщин-дипломатов

Восемь женщин, которые стремились сделать международные отношения лучше

Forbes
Равная Халку: удалась ли новая попытка добавить феминизм во вселенную Marvel Равная Халку: удалась ли новая попытка добавить феминизм во вселенную Marvel

«Женщина-Халк» — отражение эпохи Time’s Up и #MeToo

Forbes
Как барабанщик группы «Кино» Георгий Гурьянов стал дорогим современным художником Как барабанщик группы «Кино» Георгий Гурьянов стал дорогим современным художником

Аркадий Ипполитов — о феномене Гурьянова и о том, кем он был на самом деле

Forbes
Открыть в приложении