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

Окислительное присоединение на палладии прошло по радикальному механизму Окислительное присоединение на палладии прошло по радикальному механизму

Представление о реакции окислительного присоединения на палладии было неполным

N+1
Как мужчины ведут себя в соцсетях (и почему так ужасно) Как мужчины ведут себя в соцсетях (и почему так ужасно)

Шесть типов мужчин в социальных сетях

VOICE
Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна

Почему ни одна из гипотез не может объяснить, как на самом деле «родилась» Луна

Maxim
Европротокол: как его оформить правильно и не совершить ошибок Европротокол: как его оформить правильно и не совершить ошибок

Даже при наличии полиса ОСАГО или каско от ДТП никто не застрахован

РБК
Помело: польза, вред, как есть и что приготовить — рецепт шеф-повара Помело: польза, вред, как есть и что приготовить — рецепт шеф-повара

Чем полезно помело и как правильно его есть?

РБК
Интервью Павла Пепперштейна с нейронной сетью — о писательстве и гендере Интервью Павла Пепперштейна с нейронной сетью — о писательстве и гендере

Павел Пепперштейн и его цифровой двойник — о совместном творчестве

РБК
«Петр I допрашивает царевича Алексея Петровича в Петергофе»: как создавалась самая известная картина Николая Ге и при чем тут художники-передвижники «Петр I допрашивает царевича Алексея Петровича в Петергофе»: как создавалась самая известная картина Николая Ге и при чем тут художники-передвижники

Погружаемся в исторический контекст создания полотна Николая Ге о Петре I

Правила жизни
«Я — ветер» «Я — ветер»

Никита Кологривый снялся более чем в 40 проектах и темпы снижать не намерен

OK!
Спасение долгожителей Спасение долгожителей

Охотское море – самое южное место обитания холодолюбивых гренландских китов

ТехИнсайдер
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
Как разводились наши предки: история расторжения брака от Руси до РСФСР Как разводились наши предки: история расторжения брака от Руси до РСФСР

Казалось бы, ну у нас-то какие разводы могли быть в старину?

Maxim
Почему люди сплетничают и когда сплетни - это хорошо? Почему люди сплетничают и когда сплетни - это хорошо?

Почему сплетни - неотъемлемая часть нашего общения

ТехИнсайдер
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
Максим Никулин: «Вокруг отца была магическая аура...» Максим Никулин: «Вокруг отца была магическая аура...»

В его характере была черта, которую, думаю, невозможно в себе воспитать

Караван историй
Аппендицит у ребенка Аппендицит у ребенка

При подозрении на аппендицит у ребенка первым делом посмотри на часы

Лиза
Как похищают драгоценности: самые крутые ограбления XXI века Как похищают драгоценности: самые крутые ограбления XXI века

Если ты планируешь криминальную карьеру, запомни: не ешь на рабочем месте

Maxim
Солистка группы «Моя Мишель» Таня Ткачук — о консервативных слушателях, творческом пике и темной стороне филологии Солистка группы «Моя Мишель» Таня Ткачук — о консервативных слушателях, творческом пике и темной стороне филологии

Таня Ткачук — о том, как оставаться на коне больше десяти лет

Правила жизни
Быстро постарели и умерли: ученые заставили дрозофил жить под светом компьютеров Быстро постарели и умерли: ученые заставили дрозофил жить под светом компьютеров

Организмы мушек не выдержали воздействия синего света

Вокруг света
Что не надо дарить ребенку: антитоп-10 Что не надо дарить ребенку: антитоп-10

Что подарить, чтобы нанести сыну, дочке или племяннику психотравму на всю жизнь?

Maxim
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
Под давлением. Чего не выдержало открытие комнатной сверхпроводимости Под давлением. Чего не выдержало открытие комнатной сверхпроводимости

Как изменились поиски комнатных сверхпроводников в последние годы

N+1
Вскрытие покажет: до России добрался новый фильм Кроненберга «Преступления будущего» Вскрытие покажет: до России добрался новый фильм Кроненберга «Преступления будущего»

«Преступления будущего» — образцовый философский боди-хоррор

Правила жизни
Выше потолка Выше потолка

Без данных, таланта и бесконечного потока идей сложно быть хорошим режиссером

OK!
Две южноамериканские мумии оказались жертвами убийств Две южноамериканские мумии оказались жертвами убийств

Ученые исследовали останки, хранящиеся в европейских музеях

N+1
Как устроен оргазм и в чем его истинное предназначение Как устроен оргазм и в чем его истинное предназначение

Почему во время оргазма подкашиваются ноги, что у него общего с чиханием?

ТехИнсайдер
Как не сломаться в самый тяжелый период своей жизни: опыт матери, потерявшей ребенка Как не сломаться в самый тяжелый период своей жизни: опыт матери, потерявшей ребенка

Можно ли найти опору в оказании помощи окружающим? История нашей героини

Psychologies
В Словакии обнаружили массовое захоронение людей без черепов эпохи неолита В Словакии обнаружили массовое захоронение людей без черепов эпохи неолита

Археологи раскопали траншею с останками как минимум 35 человек

N+1
Новые древние: бронированный малютка, родичи диплодока и огромный морской ящер Новые древние: бронированный малютка, родичи диплодока и огромный морской ящер

Древние ящеры: необычный щитоносец, рогач с Дикого запада и морские гиганты

N+1
ClubSwan 80 ClubSwan 80

My Song — первая лодка проекта ClubSwan 80

Y Magazine
Почему в древности люди пили вино вместо воды и как выглядит самый древний погреб в мире: 10 удивительных фактов о вине Почему в древности люди пили вино вместо воды и как выглядит самый древний погреб в мире: 10 удивительных фактов о вине

Репутация вина укреплялась столетиями, но многого вы о нем не знали

ТехИнсайдер
Открыть в приложении