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

В Монголии раскопали принесенных в жертву древних комолых коров или быков В Монголии раскопали принесенных в жертву древних комолых коров или быков

Как обнаружили свидетельства того, что в Монголии разводили безрогих быков

N+1
Как стать астрофотографом и делать красивые снимки космоса: простая инструкция Как стать астрофотографом и делать красивые снимки космоса: простая инструкция

Астрофотография требует большой практики и большого терпения

ТехИнсайдер
Здоровые привычки для сердца имеют огромный эффект для всего тела Здоровые привычки для сердца имеют огромный эффект для всего тела

Как хорошее здоровье сердца поддерживает работу практически всех систем органов

ТехИнсайдер
Бакман, Барнс и Исигуро. 5 книг актуальных европейских авторов Бакман, Барнс и Исигуро. 5 книг актуальных европейских авторов

Достойные произведения лучших европейских писателей, имена которых стоит знать

СНОБ
Цветовые ошибки: как один оттенок способен испортить весь интерьер Цветовые ошибки: как один оттенок способен испортить весь интерьер

Какие ошибки в выборе цвета стен способны испортить весь интерьер?

VOICE
Труп, который обманул Гитлера Труп, который обманул Гитлера

Непридуманная шпионская история с неожиданным участием Йена Флеминга

Дилетант
Крылатый гость Крылатый гость

Дебютный роман Соболева – «Грифоны охраняют лиру» – вышел в 2021 году

Правила жизни
Царская семья: последние дни Царская семья: последние дни

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

Караван историй
Хакерские атаки в автопроме: страшилка или реальная угроза? Хакерские атаки в автопроме: страшилка или реальная угроза?

Насколько опасны и реальны киберпреступления в автомобильной сфере

РБК
Хироко Оямада: «Нора». Лаконичная история о жизни японской домохозяйки Хироко Оямада: «Нора». Лаконичная история о жизни японской домохозяйки

Отрывок из символической японской притче

СНОБ
«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
Как почистить кофеварку и почему вам следует это делать как можно чаще Как почистить кофеварку и почему вам следует это делать как можно чаще

Рассказываем, как легко преобразить вашу кофеварку!

ТехИнсайдер
Как стиль воспитания влияет на будущую личную жизнь детей Как стиль воспитания влияет на будущую личную жизнь детей

Как уберечь детей от нездоровых отношений во взрослой жизни

Psychologies
Что делать, если ваша кошка сильно испачкалась? Купать! Это можно сделать максимально безболезненно и вот как Что делать, если ваша кошка сильно испачкалась? Купать! Это можно сделать максимально безболезненно и вот как

Как искупать кошку максимально без стресса для всех участников?

ТехИнсайдер
Новые Прометеи: найден способ вырастить в организме вторую печень без операции Новые Прометеи: найден способ вырастить в организме вторую печень без операции

Открытие, которое может перевернуть представление о пересадке важных органов

Вокруг света
«Я впал в ленивую кому» «Я впал в ленивую кому»

У прекрасного состояния лени огромный минус – оно затягивает

Лиза
Секс как форма внутренней дисциплины Секс как форма внутренней дисциплины

Зачем нужны два пола?

СНОБ
Лучший друг Лучший друг

Царь Пётр именовал уроженца Женевы Франца Лефорта лучшим другом

Дилетант
Как были устроены сервисы доставки в царской России, рассказывает автор подкаста «Закат Империи» Андрей Аксенов Как были устроены сервисы доставки в царской России, рассказывает автор подкаста «Закат Империи» Андрей Аксенов

Как жители Российской империи заказывали доставку без интернета и смартфонов?

СНОБ
«Приходится выбирать слова». Руководители студий подкастов — об индустрии «Приходится выбирать слова». Руководители студий подкастов — об индустрии

К каких отношениях с реальностью находится российская индустрия подкастинга

РБК
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
Век королевы Век королевы

Женщина, определяющая столетие

Лиза
Запутывание атомных часов увеличило их точность Запутывание атомных часов увеличило их точность

Физики измерили разность частот у двух оптических атомных часов

N+1
Народный артист России Вадим Репин — о дисциплине и вдохновении Народный артист России Вадим Репин — о дисциплине и вдохновении

Cкрипач Вадимом Репиным — о фестивалях и любви к автомобилям

РБК
Как копировать данные с флешки на флешку Как копировать данные с флешки на флешку

Как скачать файлы с флешки на флешку

CHIP
Болезнь куру: что это за заболевание и как оно передаётся. Вы ужаснетесь! Болезнь куру: что это за заболевание и как оно передаётся. Вы ужаснетесь!

В Новой Гвинеи живет народ Форе: долго об их существовании никто не знал

ТехИнсайдер
«Авиатриса»: как Лидия Зверева покоряла небо и учила этому других женщин «Авиатриса»: как Лидия Зверева покоряла небо и учила этому других женщин

Лида Зверева родилась в конце XIX века — вместе с авиацией

Forbes
Исследователи MIT разработали микроробота, который может вести Исследователи MIT разработали микроробота, который может вести

Чем лучше мы сможем рассмотреть живую клетку, тем лучше мы поймем, как ей помочь

ТехИнсайдер
7 фраз, которые разрушают самооценку ребенка 7 фраз, которые разрушают самооценку ребенка

Предостерегаем вас от ядовитых замечаний, которые подрывают веру детей в себя

Psychologies
«А тебя предупреждали!»: 11 фраз, которые ненавидят люди в стрессе «А тебя предупреждали!»: 11 фраз, которые ненавидят люди в стрессе

Эти высказывания одинаково неприятны для любого человека в состоянии истерики

Psychologies
Открыть в приложении