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

«Звери рейха. Образы животных и немецкая пропаганда» «Звери рейха. Образы животных и немецкая пропаганда»

Как евгеника определила облик немецкой овчарки

N+1
Невинные виноватые: история московских коллаборационистов 1812 года Невинные виноватые: история московских коллаборационистов 1812 года

Что заставило москвичей пойти на сотрудничество с врагом в 1812-м?

Вокруг света
3D-печатные пещеристые тела восстановили эрекцию у свиней 3D-печатные пещеристые тела восстановили эрекцию у свиней

Ученые создали биомиметические модели полового члена свиньи с помощью 3D-печати

N+1
Таких больше не будет: Елизавета II на обложках журналов, которые мы не забудем Таких больше не будет: Елизавета II на обложках журналов, которые мы не забудем

Несмотря на всю неоднозначность ее фигуры, Елизавету II любил целый мир

VOICE
Лошади стали прекрасными бегунами из-за генетической ошибки Лошади стали прекрасными бегунами из-за генетической ошибки

Мутация, из-за которой лошади должны были вымереть, но стали отличными бегунами

ТехИнсайдер
5 российских и советских остросюжетных фильмов про танки 5 российских и советских остросюжетных фильмов про танки

Художественные фильмы про легендарные советские танки

ТехИнсайдер
Забыть и жить дальше: ученые нашли фермент, который контролирует травматические воспоминания Забыть и жить дальше: ученые нашли фермент, который контролирует травматические воспоминания

Открытие, которое поможет в лечении пациентов с ПТСР и другими расстройствами

Вокруг света
Рубин Черного Принца: проклятый камень британской короны, который достанется Карлу III Рубин Черного Принца: проклятый камень британской короны, который достанется Карлу III

Один из старейших камней, украшающий корону, по слухам — проклят

VOICE
Оральный секс: удовольствие или отвращение? Оральный секс: удовольствие или отвращение?

Почему многие считают отвратительным куннилингус и минет

Psychologies
Фитнес дома – эффективные упражнения для похудения: тренировка за 20 минут Фитнес дома – эффективные упражнения для похудения: тренировка за 20 минут

Как начать заниматься спортом дома?

VOICE
Читая «Капитал» Читая «Капитал»

Джорджа Блейка принято называть легендарным советским разведчиком

Дилетант
Можно ли изменить мужчину и стоит ли тратить на это время и силы? Можно ли изменить мужчину и стоит ли тратить на это время и силы?

Какие сюрпризы ждут нас на пути апгрейда и реновации живого человека?

VOICE
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
Хомячки с влажных склонов Анд оказались крупнее сородичей с засушливых равнин Хомячки с влажных склонов Анд оказались крупнее сородичей с засушливых равнин

Различия в размерах этих грызунов связаны с доступностью корма

N+1
5 причин почитать дилогию «Тейкскалаан» Аркади Мартин: фантастический триллер об опасностях дипломатической службы 5 причин почитать дилогию «Тейкскалаан» Аркади Мартин: фантастический триллер об опасностях дипломатической службы

Чем примечателен цикл Аркади Мартин и за что его ценят любители фантастики

ТехИнсайдер
Утепляются все: как правильно подобрать одежду домашним животным Утепляются все: как правильно подобрать одежду домашним животным

Каких животных нужно одевать зимой и как правильно подобрать им одежду

ТехИнсайдер
Перевод с японского на европейский Перевод с японского на европейский

Первый модельер из Японии, покорившая западную моду

Weekend
Дюк Д’Окелюс Дюк Д’Окелюс

Среди работ Вильяма Бруй мозг отключается, ты весь становишься сердцем

Seasons of life
Точка подозрения Точка подозрения

Как современное искусство заставляет смотреть на сексуальное насилие

Weekend
У каждого человека на Земле есть генетический двойник. И не один У каждого человека на Земле есть генетический двойник. И не один

Выражение «диагноз по фотографии» скоро перестанет быть шуточным

Вокруг света
Ученые подтвердили, что эмбрионы от Ученые подтвердили, что эмбрионы от

Могут ли эмбрионы развиваться с донорскими митохондриальными ДНК?

ТехИнсайдер
Что написать мужчине после молчания и как объяснить долгую паузу Что написать мужчине после молчания и как объяснить долгую паузу

Пять шагов, которые помогут «разморозить» чувства и прервать «обет молчания»

Psychologies
5 научно доказанных способов поддержать сотрудников в сложные времена 5 научно доказанных способов поддержать сотрудников в сложные времена

Поддерживать сотрудников — одна из задач ответственного руководителя

Inc.
Фантастическое ископаемое перевернуло представления ученых об эволюции челюстей у живых существ Фантастическое ископаемое перевернуло представления ученых об эволюции челюстей у живых существ

Наши первые предки челюстных животных появились примерно 15 миллионов лет назад

ТехИнсайдер
В керамике незнатных майя позднего классического периода нашли остатки какао В керамике незнатных майя позднего классического периода нашли остатки какао

Какао не было деликатесом для майя

N+1
Иррациональный человек: краткое пособие по общению со сложными людьми Иррациональный человек: краткое пособие по общению со сложными людьми

Наверняка вы попадали в такую ситуацию, когда собеседник будто вас не слышит

Psychologies
Как вычеркнуть себя из списка виновных Как вычеркнуть себя из списка виновных

Альберт Шпеер и его личная победа над историей

Weekend
Что за камень судьбы, на который посадят Карла III во время коронации? Что за камень судьбы, на который посадят Карла III во время коронации?

Что такое коронационный камень?

Maxim
Рубенс на природе: разбираемся, что скрывается за пейзажами одного из основоположников барокко Рубенс на природе: разбираемся, что скрывается за пейзажами одного из основоположников барокко

Речь пойдет о Питере Пауле Рубенсе, дуализме, стоицизме и прочих воззрениях

Правила жизни
Злопамятный маньяк: история Анатолия Уткина, который охотился на женщин, но сделал «исключение» для одного мужчины Злопамятный маньяк: история Анатолия Уткина, который охотился на женщин, но сделал «исключение» для одного мужчины

«Ульяновский маньяк» вошел в историю СССР как один из самых жестоких убийц

VOICE
Открыть в приложении