論文の概要: Axon Hillock Currents Allow Single-Neuron-Resolution 3-Dimensional Functional Neural Imaging Using Diamond Quantum Defect-Based Vector Magnetometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.14802v1
• Date: Wed, 29 Apr 2020 03:49:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-21 19:18:29.543492
• Title: Axon Hillock Currents Allow Single-Neuron-Resolution 3-Dimensional Functional Neural Imaging Using Diamond Quantum Defect-Based Vector Magnetometry
• Title（参考訳）: ダイアモンド量子欠陥に基づくベクトル磁気測定による単一ニューロン分解能3次元機能神経イメージングを可能にするaxon hillock電流
• Authors: Madhur Parashar, Kasturi Saha, Sharba Bandyopadhyay
• Abstract要約: 活動電位関連磁場(APMFs)を感知して脳内の単一ニューロンの機能的活動を測定するために、磁場センシングが有効な選択肢として出現している 軸索の軸索内電流のAPMFは,他のニューロンの部位よりも2桁大きくなっている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.693079912122926
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Magnetic field sensing, with its recent advances, is emerging as a viable alternative to measure functional activity of single neurons in the brain by sensing action potential associated magnetic fields (APMFs). Measurement of APMFs of large axons of worms have been possible due to their size. In the mammalian brain, axon sizes, their numbers and routes, restricts using such functional imaging methods. With segmented model of mammalian pyramidal neurons, we show that the APMF of intra-axonal currents in the axon hillock are two orders of magnitude larger than other neuronal locations. Expected 2-dimensional vector magnetic field maps of naturalistic spiking activity of a volume of neurons via widefield diamond-nitrogen-vacancy-center-magnetometry (DNVM) were simulated. A dictionary based matching pursuit type algorithm applied to the data using the axon-hillock's APMF signature allowed spatiotemporal reconstruction of APs in the volume of brain tissue at single cell resolution. Enhancement of APMF signals coupled with NVMM advances thus can potentially replace current functional brain mapping techniques.
• Abstract（参考訳）: 近年の磁場センシングは、活動電位関連磁場(APMFs)を感知することで、脳内の単一ニューロンの機能的活動を測定するための有効な代替手段として浮上している。 昆虫の大きな軸索のAPMFの測定は、その大きさのため可能である。 哺乳類の脳では、軸索の大きさ、その数と経路は、そのような機能的イメージング法を用いて制限される。 哺乳類の錐体ニューロンの分節モデルを用いて、軸索の軸索内電流のAPMFが他のニューロンの部位よりも2桁大きいことを示す。 広視野ダイヤモンド-窒素空洞中心磁力計(DNVM)を用いた2次元ベクトル磁場図によるニューロンの自然的スパイク活性のシミュレーションを行った。 アクソン・ヒロックのAPMFシグネチャを用いた辞書ベースマッチング追尾型アルゴリズムにより, 単一細胞の分解能で脳組織の体積におけるAPの時空間再構成が可能となった。 apmf信号の増強とnvmmの進歩は、現在の機能的脳マッピング技術を置き換える可能性がある。

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