轴丘电流利用基于金刚石量子缺陷的矢量磁强法实现单神经元分辨率三维功能神经成像
神经元与认知
2020-05-01 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
量子物理
摘要
磁传感技术的最新进展使其成为一种可行的替代方案，通过感知动作电位相关磁场（APMFs）来测量大脑中单个神经元的功能活动。由于蠕虫大轴突的尺寸，测量其 APMF 已成为可能。在哺乳动物大脑中，轴突的尺寸、数量与路径限制了此类功能成像方法的使用。利用哺乳动物锥体神经元的分段模型，我们表明轴丘内轴突内电流的 APMF 比其他神经元位置大两个数量级。我们模拟了通过宽场金刚石氮空位中心磁强法（DNVM）对一段神经元体积的自然放电活动的预期二维矢量磁场图。将基于字典的匹配追踪类算法应用于数据，利用轴丘的 APMF 特征，可在单细胞分辨率下对该脑组织的体积中的动作电位进行时空重建。APMF 信号的增强与 NVMM 的进步相结合，因此有可能取代当前的功能脑映射技术。
引用
@article{arxiv.2004.14802,
title = {Axon Hillock Currents Allow Single-Neuron-Resolution 3-Dimensional Functional Neural Imaging Using Diamond Quantum Defect-Based Vector Magnetometry},
author = {Madhur Parashar and Kasturi Saha and Sharba Bandyopadhyay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.14802},
year = {2020}
}