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

Детский стресс повлиял на метилирование ДНК в сперматозоидах у взрослых мужчин Детский стресс повлиял на метилирование ДНК в сперматозоидах у взрослых мужчин

В сперме у мужчин с тяжелым детством уровень метилирования ДНК ниже

N+1
Вопрос психологу: как сейчас успокоиться и найти точки опоры? Вопрос психологу: как сейчас успокоиться и найти точки опоры?

Как помочь себе и выйти из тревожно-панического состояния

Правила жизни
Тела при нагревании расширяются, но не всегда Тела при нагревании расширяются, но не всегда

Что сдерживает тепловое расширение в уникальном сплаве из четырех элементов

ТехИнсайдер
Рэйография, редимейд, ракурс: как Ман Рэй изменил искусство Рэйография, редимейд, ракурс: как Ман Рэй изменил искусство

На примере пяти работ показываем, как Ман Рэй изменил фотографию и искусство

Правила жизни
Хочу чужую жизнь: почему мы недовольны тем, что имеем и хотим получить то, чего у нас нет Хочу чужую жизнь: почему мы недовольны тем, что имеем и хотим получить то, чего у нас нет

Почему нам постоянно мало того, что у нас уже есть?

VOICE
Существует ли синдром самозванца или это просто выдумки психологов? Существует ли синдром самозванца или это просто выдумки психологов?

Синдром самозванца не считается расстройством психического здоровья

ТехИнсайдер
Детское автокресло: как выбрать и какой штраф за отсутствие Детское автокресло: как выбрать и какой штраф за отсутствие

Какие существуют детские кресла и как выбрать наиболее безопасное?

РБК
Гибрид тепловоза и ракетовоза: тягач Судного дня Гибрид тепловоза и ракетовоза: тягач Судного дня

Франкенштейн с верхом от тепловоза, а низом от военного грузовика

ТехИнсайдер
Сила рукопожатия, религиозность и еще 3 приметы, указывающие на потенциального долгожителя Сила рукопожатия, религиозность и еще 3 приметы, указывающие на потенциального долгожителя

Можно ли предсказать, станем ли мы долгожителями?

ТехИнсайдер
Могущество Запада уперлось в потолок Могущество Запада уперлось в потолок

США пытается ввести потолок цен для российской энергетики

Эксперт
Опасная химия: как гормоны портят твои отношения с мужчиной Опасная химия: как гормоны портят твои отношения с мужчиной

Спойлер: гормоны заставляют тебя делать глупости

VOICE
Древняя история шоколада: как появилась самая популярная сладость в мире Древняя история шоколада: как появилась самая популярная сладость в мире

Где родина шоколада и как вышло, что он так удачно влился в мировую культуру?

ТехИнсайдер
Борис Акопов: «Мне хотелось сделать картину возмутительной и даже неприятной» Борис Акопов: «Мне хотелось сделать картину возмутительной и даже неприятной»

Режиссер Борис Акопов — почему он предпочитает работать с неизвестными артистами

Grazia
Один сериал, чтобы править всеми: каким получился «Властелин колец: Кольца власти» Один сериал, чтобы править всеми: каким получился «Властелин колец: Кольца власти»

Правда ли сериал «Властелин колец: Кольца власти» безнадежен?

Правила жизни
Кашалоты Тихого океана Кашалоты Тихого океана

Кашалоты используют различные кодовые «диалекты», последовательности щелчков

ТехИнсайдер
5 нездоровых шаблонов мышления и чем их заменить 5 нездоровых шаблонов мышления и чем их заменить

Зачастую причина эмоциональной нестабильности в нездоровых шаблонах мышления

Psychologies
Перевод с японского на европейский Перевод с японского на европейский

Первый модельер из Японии, покорившая западную моду

Weekend
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
Самые удивительные исторические байки про Хрущева Самые удивительные исторические байки про Хрущева

Вспоминаем самые интересные истории и слухи про генсека Никиту Хрущева

Maxim
Узбекистан: от хлопка к атомпрому Узбекистан: от хлопка к атомпрому

Реформы президента Мирзиёева активизировали развитие промышленности Узбекистана

Эксперт
Пленочная фотография: как пользоваться аналоговым фотоаппаратом Пленочная фотография: как пользоваться аналоговым фотоаппаратом

Как следует оперировать аналоговым фотоаппаратом

ТехИнсайдер
За себя и за того парня За себя и за того парня

Как перестать работать за других

Лиза
Появление первых рептилий-планеристов связали с возросшей густотой пермских лесов Появление первых рептилий-планеристов связали с возросшей густотой пермских лесов

Одной из первых планирующих рептилий был целурозавравус

N+1
6 признаков того, что отношения выгорели: проверьте вашу пару 6 признаков того, что отношения выгорели: проверьте вашу пару

Ваши отношения кажутся плоскими, скучными и пресными?

Psychologies
9 продуктов, которые помогут избавиться от тошноты 9 продуктов, которые помогут избавиться от тошноты

Как не допустить тошноты? Мы знаем способы обойтись без таблеток!

Лиза
Как принять горе и отказаться быть жертвой: 8 мудрых цитат автора книги «Выбор» Эдит Эгер Как принять горе и отказаться быть жертвой: 8 мудрых цитат автора книги «Выбор» Эдит Эгер

Эдит Эгер — как найти опору в себе

Psychologies
Фото Лохнесского чудовища: новые подробности о том, что на самом деле запечатлели фотографы Фото Лохнесского чудовища: новые подробности о том, что на самом деле запечатлели фотографы

Существует ли Лохнесское чудовище и правдивы ли фото?

ТехИнсайдер
Приметы времени Приметы времени

Как мода живет, трансформируется и отражает нашу реальность

Grazia
Александр Збруев: Александр Збруев:

Я вел двойную жизнь

Коллекция. Караван историй
Как делают бальзамы и с чем их пить Как делают бальзамы и с чем их пить

Откуда в России появились бальзамы и как их правильно пить

СНОБ
Открыть в приложении