論文の概要: Microscopic-scale recording of brain neuronal electrical activity using
a diamond quantum sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.14068v1
- Date: Tue, 30 Aug 2022 08:38:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-28 11:59:40.216722
- Title: Microscopic-scale recording of brain neuronal electrical activity using
a diamond quantum sensor
- Title（参考訳）: ダイヤモンド量子センサを用いた脳神経活動の微視的記録
- Authors: Nikolaj Winther Hansen, James Luke Webb, Luca Troise, Christoffer
Olsson, Leo Tomasevic, Ovidiu Brinza, Jocelyn Achard, Robert Staacke, Michael
Kieschnick, Jan Meijer, Axel Thielscher, Hartwig Roman Siebner, Kirstine
Berg-S{\o}rensen, Jean-Fran\c{c}ois Perrier, Alexander Huck and Ulrik Lund
Andersen
- Abstract要約: 既存の記録活動のテクニックは、サンプルと直接の相互作用を損なう可能性があることに依存している。
ダイヤモンドの色中心に基づく生体適合型量子センサを用いて、受動的、微視的な電気活動の記録を行う。
我々の研究は、生きた哺乳類の脳内の電気回路の高分解能イメージングを期待できる、ニューロン信号の微視的記録のための新しい道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 40.96261204117952
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: An important tool in the investigation of the early stages of
neurodegenerative disease is the study of dissected living tissue from the
brain of an animal model. Such investigations allow the physical structure of
individual neurons and neural circuits to be probed alongside neuronal
electrical activity, disruption of which can shed light on the mechanisms of
emergence of disease. Existing techniques for recording activity rely on
potentially damaging direct interaction with the sample, either mechanically as
point electrical probes or via intense focused laser light combined with highly
specific genetic modification and/or potentially toxic fluorescent dyes. In
this work, we instead perform passive, microscopic-scale recording of
electrical activity using a biocompatible quantum sensor based on colour
centres in diamond. We record biomagnetic field induced by ionic currents in
mouse corpus callosum axons without direct sample interaction, accurately
recovering signals corresponding to action potential propagation while
demonstrating in situ pharmacology during biomagnetic recording through
tetrodotoxin inhibition of voltage gated sodium channels. Our results open a
promising new avenue for the microscopic recording of neuronal signals,
offering the prospect of high resolution imaging of electrical circuits in the
living mammalian brain.
- Abstract（参考訳）: 神経変性疾患の初期段階の研究において重要な道具は、動物モデルの脳から分離された生体組織の研究である。
このような研究により、個々のニューロンと神経回路の物理的構造が、神経電気活動とともに探索され、疾患の発生のメカニズムに光を当てることができる。
既存の記録技術は、ポイント電気プローブとして、または非常に特定の遺伝子改変や有毒な蛍光染料と組み合わされた集中したレーザー光を介して、試料と直接的な相互作用を損なう可能性がある。
そこで本研究では,ダイヤモンドの色中心に基づく生体適合型量子センサを用いて,受動的,微視的な電気活動の記録を行う。
本研究は, 電圧ゲートナトリウムチャネルのテトロドトキシン阻害による生体磁気記録において, 直接の試料相互作用を伴わずにイオン電流によって誘導される生体磁場を記録し, 作用電位伝播に対応する信号を正確に回収する。
我々の研究は、生きた哺乳類の脳内の電気回路の高分解能イメージングを期待できる、ニューロン信号の微視的記録のための新しい道を開く。
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