Создан сверхчувствительный детектор магнитного поля отдельных нервов

Создан сверхчувствительный детектор магнитного поля отдельных нервов

Датские и российские ученые разработали неинвазивный метод измерения магнитного поля отдельных нервов, который работает при комнатной температуре и обладает практически неограниченной чувствительностью. О своей работе они сообщили в публикации, препринт которой доступен на сайте arxiv.org.

Сигнал распространяется по нервным волокнам в виде электрического потенциала действия. Регистрация электрической активности нервов критически важна для изучения физиологии нервной системы и диагностики ее заболеваний. Однако для измерения электрического потенциала нервного волокна необходимо соединить его с микроэлектродом, что требует хирургического вмешательства. Кроме того, само подключение электрода может искажать характеристики сигнала.

Поэтому электрическую активность нервов измеряют по создаваемому ей магнитному полю. Это поле очень слабо, и для его регистрации требуются высокоточные методы. С 1980-х годов таким методом служила магнитометрия с помощью сверхпроводящего квантового интерферометра (СКВИД, от англ. SQUID, Superconducting Quantum Interference Device). Этот метод громоздок, дорогостоящ, требует охлаждения проводника до сверхнизких температур и может измерять только магнитное поле нерва, пропущенного через спираль детектора, что делает его применение в клинике невозможным.

Сотрудники Копенгагенского и Санкт-петербургского университетов использовали в работе модифицированный оптический атомный магнитометр собственной разработки. В основе его действия лежит способность атомов газообразного цезия поляризовать свет под действием внешнего магнитного поля (цезий был выбран из-за высокого давления его насыщенного пара, обеспечивающего высокую точность измерений при комнатной температуре). В качестве источника поляризуемого света используется лазер. Измерение магнитного поля проводится в двух режимах — постоянном и импульсном. Все это помогло достичь точности измерений, ограниченной только квантовыми эффектами; прибор способен зафиксировать магнитные поля индуктивностью менее пикотесла (10-12 тесла).

Датчик, представляющий собой паровую камеру с цезием, имеет внутренний диаметр 5,3 миллиметра и толщину стенки 0,85 миллиметра, что позволяет проводить высокоточные измерения на расстоянии четырех миллиметров от нервного волокна, то есть, например, через кожу. Испытания на седалищном нерве лягушки позволили при комнатной температуре зарегистрировать электрическую активность нервных волокон и ее изменения в реальном времени.

«Такой магнитометр подходит для медицинской диагностики в таких физиологических и клинических областях как кардиография плода, регистрация синаптических взаимодействий в сетчатке глаза и магнитоэнцефалографии», — пишут авторы исследования.


Олег Лищук

N+1

Похожие новости:
Ученые создали новые магнитные технологии охлаждения
Новая технология охлаждения опирается на материалы, которые изменяют свою температуру, когда на них воздействует магнитное поле . Доктор Luis Hueso из исследовательского центра CIC nanoGUNE разработал новую технологию для охлаждения микроэлектронных компонентов. Система охлаждения основана на явлении магнитного охлаждения, ..
2013-02-26 2315 0 Технология
0
Немагнитные металлы превратили в магниты
Комбинируя тонкие пленки металлов с молекулами углерода, ученым удалось превратить немагнитные вещества (медь и марганец) в магниты. Об этом сообщает журнал Nature. Магнитные явления пока очень слабы и проявляются всего несколько дней, однако новое открытие способно ..
2015-08-09 4578 0 Технология
0
Сверхпроводники защитят людей в космосе
Набор из нескольких спиралевидных сверхпроводящих магнитов на корпусе космического корабля, путешествующего от Земли к Марсу и обратно, сможет защитить обитателей судна от действия космических лучей и при этом не потребует значительных расходов энергии, заявляют астрофизики в статье, размещенной в электронной библиотеке ..
2012-09-17 2370 0 Технология
0
Передача магнитных полей в пространстве стала реальной
Как известно, электромагнитные волны при соблюдении определённых условий способны к преодолению практически бесконечных расстояний. И это их свойство эффективно используется на благо человечества, сообщает Meganauka.com. Однако с магнитными полями всё обстоит намного сложнее. Дело в том, что магнитное поле быстро распадается и утрачивает ..
2013-05-9 2597 1 Технология
0
Американские физики создали самый мощный сверхпроводящий магнит
Физики из Университета штата Флорида создали сверхпроводящий магнит, с помощью которого можно получить магнитное поле величиной 32 тесла. Это примерно на треть больше максимальной индукции, которую могли создать сверхпроводящие магниты ранее, сообщается в пресс-релизе университета. В сверхпроводящих ..
2017-12-18 9080 0 Технология
0
Ученые задумались о создании графенового лазера
Немецкие ученые с зарубежными коллегами изучили динамику электронов в графене под действием магнитного поля. Их исследование может помочь в создании нового типа лазеров, сообщили авторы в статье, опубликованной в журнале Nature Physics. Графен является одним из основных материалов для исследований ..
2014-11-26 1511 0 Технология
0
Создан детектор лжи на новом принципе
В Нижегородском лингвистическом университете ученые изобрели детектор лжи нового поколения. Его главное ноу-хау - человек может даже не догадываться, что его проверяют. - Основное отличие устройства в том, что он бесконтактный и фонетический, - объясняет заведующий кафедрой математики и информатики НГЛУ Владимир Савченко. - Классический ..
2012-07-3 1739 0 Технология
0
Химики синтезировали рекордно большое ароматическое кольцо
Химики из Оксфордского университета синтезировали вещество с рекордным размером ароматического молекулярного кольца. Олигомер порфирина содержит в своей системе 78 сопряженных электронов, в полтора раза больше, чем у предыдущего рекордсмена. По словам авторов, такие системы позволяют выяснить, чем токи в молекулах ..
2016-12-21 4022 0 Технология
0
Закручивание лазерных лучей ускорило передачу информации
Ученым удалось использовать орбитальный угловой момент света для значительного уплотнения количества информации, передаваемой с помощью лазерного луча. Работа опубликована в журнале Nature Photonics, а ее краткое описание содержится в редакционной статье Science. В прототипе экспериментальной установки, которую создали авторы, информация ..
2012-08-11 2066 0 Технология
0
Ученые внедрили в зубы графеновый детектор бактерий
Инженеры из Принстонского университета создали беспроводной биосенсор на основе графена, который может быть закреплен на биологических поверхностях, например, на зубах. Чувствительности устройства достаточно для обнаружения отдельных бактериальных клеток. Работа опубликована в журнале Nature Communications, ее краткое содержание ..
2012-05-31 1551 0 Технология
0
Ученые нашли альтернативу сверхпроводникам
Открытие японских ученых вновь всколыхнуло интерес в научном мире к "холловским" сверхпроводникам. В них отсутствие сопротивления основано на так называемом "квантовом эффекте Холла". Прежде такие проводники считались неперспективными - для их создания требовалось много энергии. Но данное исследование показало, что без всего ..
2012-08-31 1549 0 Технология
0
Ученые изобрели детектор вирусов
Специалисты университета Нью-Йорка, колледжа Хантера и Фордхемского университета совместно с  профессором физики и химии Стивеном Арнольдом разработали новый высокочувствительный сенсор для нахождения вирусов.Принцип работы изобретения похож на эффект "шепчущей галереи", когда сказанное в одной части ..
2012-09-1 1757 0 Технология
0
Новый микроскоп позволит увидеть структуру клеток
Нано-размерные кристаллы магнитных материалов можно найти внутри самых разнообразных организмов. Среди наиболее изученных организмов — магнитотактические бактерии, которые могут для своей навигации и ориентации в пространстве использовать синтезированные биологическим путем магнитосомы. Эти органеллы, изготовленные ..
2013-04-27 1701 0 Технология
0
Российский аспирант создал ядерную батарейку
Аспирант Томского политехнического университета Дмитрий Прокопьев разработал ядерную батарейку, способную автономно функционировать на протяжении около 12 лет без подзарядки. Поскольку мощность у элемента питания небольшая, использоваться он может пока лишь в электронных устройствах с небольшим энергопотреблением. Например, в кардиостимуляторах ..
2014-01-19 2990 2 Технология
0
Наночастицы убивают рак и помогают его диагностировать
Исследовательская группа под руководством Цунь Чжао из Университета Джорджии (США) обнаружила, что раковые опухоли шеи и головы могут быть полностью уничтожены за полчаса без вреда для здоровых тканей при использовании наночастиц и переменного магнитного поля. Эксперименты, понятно, ставились на лабораторных мышах. В ..
2012-03-28 1906 1 Технология
0