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

Осушенный торфяник в Швеции оказался поглотителем углерода Осушенный торфяник в Швеции оказался поглотителем углерода

Осушенные торфяные леса на севере Швеции оказались местом поглощения углерода

N+1
«Я недостойна быть любимой»: как травмы детства влияют на отношения в паре «Я недостойна быть любимой»: как травмы детства влияют на отношения в паре

Как справиться с укоренившимися установками из детства

Psychologies
Ледяное «сердце» Плутона объяснили косым столкновением с крупным телом Ледяное «сердце» Плутона объяснили косым столкновением с крупным телом

Исследование: подповерхностного океана на карликовой планете может и не быть

N+1
Медитация, бег и ритуалы: как российские предприниматели справляются со стрессом Медитация, бег и ритуалы: как российские предприниматели справляются со стрессом

Предприниматели рассказали, что им помогает разгрузиться и держать себя в тонусе

Inc.
Какие на самом деле были зарплаты, пенсии, стипендии в СССР Какие на самом деле были зарплаты, пенсии, стипендии в СССР

Многие современники имеют ложное представление о доходах советского человека

Maxim
Гель-лак: плюсы, минусы и варианты дизайна Гель-лак: плюсы, минусы и варианты дизайна

Как сделать идеальный маникюр и как правильно снимать долгосрочное покрытие

РБК
DeepMind тоже любит футбол. Цифровая модель учится играть, глядя на людей DeepMind тоже любит футбол. Цифровая модель учится играть, глядя на людей

Как искусственный интеллект учится играть в футбол

ТехИнсайдер
Intel говорит, что закон Мура работает. Nvidia говорит, что он мертв. Кто же прав? Intel говорит, что закон Мура работает. Nvidia говорит, что он мертв. Кто же прав?

Имеет ли этот закон вычислительной техники право на жизнь?

ТехИнсайдер
Аша Лемми: «Пятьдесят слов дождя». История незаконнорожденной дочери японской аристократки Аша Лемми: «Пятьдесят слов дождя». История незаконнорожденной дочери японской аристократки

Отрывок из опьяняющего романа «Пятьдесят слов дождя»

СНОБ
10 культовых вещей из кино. Часть вторая, женская 10 культовых вещей из кино. Часть вторая, женская

Вспоминаем самые известные предметы одежды из истории мирового кинематографа

Правила жизни
Как АНБ получает наши личные данные и что с ними делает? Как АНБ получает наши личные данные и что с ними делает?

Как и зачем секретные службы собирают миллионы звонков, писем и фотографий?

ТехИнсайдер
Короткая мотивация: как правильно работать с кадрами в ресторанной индустрии Короткая мотивация: как правильно работать с кадрами в ресторанной индустрии

Как мотивировать персонал и зачем нужны тренеры в общепите

Forbes
Равная Халку: удалась ли новая попытка добавить феминизм во вселенную Marvel Равная Халку: удалась ли новая попытка добавить феминизм во вселенную Marvel

«Женщина-Халк» — отражение эпохи Time’s Up и #MeToo

Forbes
10 редчайших языков на территории России 10 редчайших языков на территории России

На территории РФ до сих пор живы языки, на которых общаются лишь сотни человек

ТехИнсайдер
Китайские динозавры пришли в упадок за два миллиона лет до вымирания Китайские динозавры пришли в упадок за два миллиона лет до вымирания

Падение астероида всего лишь ускорило исчезновение динозавров

N+1
Фиджитал-инновации: как это делается? Фиджитал-инновации: как это делается?

Современные инновации — процесс масштабный и увлекательный

Эксперт
«Вселенная Боба» Денниса Тейлора: жизнеутверждающая и ироничная фантастика для гиков «Вселенная Боба» Денниса Тейлора: жизнеутверждающая и ироничная фантастика для гиков

Почему «Вселенная Боба» обрела такую популярность среди читателей?

ТехИнсайдер
Кто помнит значение герба СССР? А там не все так просто Кто помнит значение герба СССР? А там не все так просто

Как сформировалась эмблема СССР?

ТехИнсайдер
Заюшки Заюшки

Вера Богданова стремительно ворвалась в литературу

Правила жизни
Как воспитывать сыновей: советы матерям и отцам Как воспитывать сыновей: советы матерям и отцам

Что делать родителям, чтобы сын действительно вырос их «гордостью»?

Psychologies
«Пошел дым и стало страшно»: 5 историй, как обманывают россиян на дорогах «Пошел дым и стало страшно»: 5 историй, как обманывают россиян на дорогах

Истории водителей, которые встретились с автоподставщиками

РБК
Готовимся к зиме: 7 продуктов с повышенным содержанием меди для укрепления иммунитета Готовимся к зиме: 7 продуктов с повышенным содержанием меди для укрепления иммунитета

Что такого съесть, чтобы укрепить иммунитет?

ТехИнсайдер
Испытание делом Испытание делом

Экзоскелеты появляются в новостях нечасто и кажутся вещью из будущего

ТехИнсайдер
Как добывают уран: самый рискованный бизнес Как добывают уран: самый рискованный бизнес

Какой уран добывают их рабочие, и как можно его использовать?

ТехИнсайдер
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
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
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
Вдох-выдох! 7 книг, которые поддержат и помогут адаптироваться к переменам Вдох-выдох! 7 книг, которые поддержат и помогут адаптироваться к переменам

Книги, которые помогут вам пережить тяжелые времена

ТехИнсайдер
Как и почему королева Елизавета II вошла в историю рок-н-ролла Как и почему королева Елизавета II вошла в историю рок-н-ролла

Вспоминаем главные песни о королеве Британии Елизаветы II

Maxim
Яхты Яхты

Всё, чем смогла удивить за прошедший год индустрия люксового яхтостроения

Robb Report
Открыть в приложении