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

Биологи прочитали геном вымерших японских морских львов Биологи прочитали геном вымерших японских морских львов

Генетики проанализировали ДНК вымерших японских морских львов

N+1
Как иностранцы называют Москву? Вы удивитесь! Как иностранцы называют Москву? Вы удивитесь!

Многовековая Москва обрела немало прозвищ за свою историю

ТехИнсайдер
Истина Шредингера: почему физики не могут договориться об устройстве мира Истина Шредингера: почему физики не могут договориться об устройстве мира

Почему взгляды ученых на природу реальности драматически расходятся?

Forbes
Встреча со скарабеями Встреча со скарабеями

Священный скарабей — вероятно, самый известный в мире жук

Наука и жизнь
Нехимические зависимости: что это такое, как их распознать и победить Нехимические зависимости: что это такое, как их распознать и победить

Вы просыпаетесь и сразу тянетесь к телефону?

Maxim
От аптечных склянок до бензоколонок: как эволюционировало автомобильное топливо От аптечных склянок до бензоколонок: как эволюционировало автомобильное топливо

Как вместе с двигателями менялось и используемое для них топливо?

Вокруг света
Самые живучие мифы повседневной жизни, в которые все верят несмотря ни на что Самые живучие мифы повседневной жизни, в которые все верят несмотря ни на что

После бритья волосы будут гуще и длиннее, а читать в темноте вредно?

Maxim
9 нестандартных способов использовать уксус дома и на даче 9 нестандартных способов использовать уксус дома и на даче

Столовый уксус может пригодиться не только в кулинарии, но и в быту

Лиза
Этот суперкар был настолько некрасив, что производитель попытался предать его забвению Этот суперкар был настолько некрасив, что производитель попытался предать его забвению

Особая форма Weber Faster One — не признак отсутствия вкуса у его творца

ТехИнсайдер
Как научиться принимать то, что мы не можем изменить Как научиться принимать то, что мы не можем изменить

Отрывок из книги Массимо Пильюччи «Как быть стоиком»

Psychologies
Противоречивый лидер. Чем известна Лиз Трасс — новый премьер-министр Великобритании Противоречивый лидер. Чем известна Лиз Трасс — новый премьер-министр Великобритании

Как менялись политические взгляды Лиз Трасс

СНОБ
Почему в отношениях не нужно быть удобной женщиной Почему в отношениях не нужно быть удобной женщиной

Иногда женщины думают, что быть удобной — значит обеспечить себе идеальную жизнь

Psychologies
Замятин, Лукьяненко и Туровский: кого читают эксперты по кибербезопасности Замятин, Лукьяненко и Туровский: кого читают эксперты по кибербезопасности

Список книг, которые рекомендует к прочтению эксперт «Лаборатории Касперского»

ТехИнсайдер
Их знают все: как сложилась жизнь легендарных советских телеведущих Их знают все: как сложилась жизнь легендарных советских телеведущих

Рассказываем о самых главных лицах голубых экранов СССР

VOICE
Рыбников похудел на 20 кг за 2 недели, а с Румянцевой они не дружили: малоизвестные факты о фильме Рыбников похудел на 20 кг за 2 недели, а с Румянцевой они не дружили: малоизвестные факты о фильме

Как создавался киношедевр "Девчата"

VOICE
Самый странный маньяк: как Дэвид Стюарт по телефону заставлял других людей насиловать женщин Самый странный маньяк: как Дэвид Стюарт по телефону заставлял других людей насиловать женщин

Эти странные звонки длились на протяжении 12 лет

VOICE
10 неожиданных, но работающих способов согреться 10 неожиданных, но работающих способов согреться

На улице уже похолодало, а отопление еще не дали?

Maxim
Поведенческая экономика: 10 глупостей, которые мы совершаем Поведенческая экономика: 10 глупостей, которые мы совершаем

Что для вас важнее: деньги или безопасность?

Psychologies
Насильственная психотерапия: Стив Карелл в новом сериале о внутреннем мире маньяков Насильственная психотерапия: Стив Карелл в новом сериале о внутреннем мире маньяков

«Пациент» — психологический триллер о психотерапевте

Forbes
Ушёл в историю Ушёл в историю

Почему в России никогда не будет второго Горбачёва и второй перестройки

Дилетант
Названы 7 продуктов, которые являются природными афродизиаками Названы 7 продуктов, которые являются природными афродизиаками

Диетологи назвали суперпродукты, которые мгновенно поднимают ваше либидо!

ТехИнсайдер
7 советов, как наладить сон при сильном стрессе 7 советов, как наладить сон при сильном стрессе

Семь научно подтвержденных советов, как наладить сон при сильном стрессе

Inc.
Квантовые батареи могут перезаряжаться мгновенно: но возможны ли они на практике? Квантовые батареи могут перезаряжаться мгновенно: но возможны ли они на практике?

Эти батареи теоретически могут перезаряжаться в практически мгновенно

ТехИнсайдер
5 простых способов очистить пригоревший противень. Почему вы до сих пор не знали об этих лайфхаках?! 5 простых способов очистить пригоревший противень. Почему вы до сих пор не знали об этих лайфхаках?!

Попробуйте лайфхаки, которые помогут растворить любой нагар

ТехИнсайдер
Хороший, но ненужный: как понять, что рядом с тобой не тот мужчина (даже если он прекрасен) Хороший, но ненужный: как понять, что рядом с тобой не тот мужчина (даже если он прекрасен)

Действительно ли рядом с тобой "тот самый"? Как это проверить?

VOICE
Обреченное настроение Обреченное настроение

«Решение уйти»: Пак Чхан Ук реформирует неонуар

Weekend
Сажай первоцветы осенью Сажай первоцветы осенью

Завершая этот дачный сезон, мы уже готовимся к следующему

Лиза
Правда ли, что инки могли размягчать камни? Тайна Мачу Пикчу разгадана Правда ли, что инки могли размягчать камни? Тайна Мачу Пикчу разгадана

Геологи нашли ответ на одну из древнейших архитектурных загадок

Maxim
5 небанальных цветовых комбинаций на осень, которые выглядят дорого 5 небанальных цветовых комбинаций на осень, которые выглядят дорого

Колорблокинг - самый нужный навык последних сезонов

VOICE
Что превращает привычную еду в яд? Эти продукты принесут вред организму, если неправильно их приготовить Что превращает привычную еду в яд? Эти продукты принесут вред организму, если неправильно их приготовить

Как случайно не превратить любимые продукты в яд

ТехИнсайдер
Открыть в приложении