Voordat mensen symptomen krijgen van hersenaandoeningen zoals dementie, hebben er meestal al kleine veranderingen plaatsgevonden in de hersenen. Het kan zijn dat delen van de hersenen opzwellen of dat er klonten eiwitten worden gevormd. Deze kleine veranderingen kunnen van invloed zijn op hoe zenuwcellen in de hersenen met elkaar communiceren.
Medische wetenschappers willen deze kleine veranderingen bestuderen, omdat ze vaak optreden in de allereerste stadia van een ziekte. Op die manier wil men meer te weten komen over de oorzaken van de ziekte. Vandaag de dag worden microscopische studies van de hersenen uitgevoerd met verschillende methoden. Deze methoden kunnen echter het weefsel beschadigen of de signalen veranderen.
- Een nieuw type sensor gemaakt van diamant kan hersenactiviteit meten.
- Dit gebeurt op een niet-invasieve manier.
Synthetische diamanten
Wetenschappers van DTU, de Universiteit van Kopenhagen, het academisch ziekenhuis van Kopenhagen, de Université Sorbonne en de Universiteit van Leipzig hebben een manier gevonden om de signalen van hersenweefsel te meten zonder het aan te raken of er naaldsondes in te steken, aldus DTU in een persbericht. Ze doen dit door zwakke magnetische velden te meten die door de zenuwcellen worden geproduceerd wanneer ze communiceren. Daarbij maakten ze gebruik van het feit dat het magnetische veld onveranderd door het weefsel reist.
Het is niets nieuws om magnetische velden te meten die in het menselijk lichaam worden opgewekt, maar het vereist meestal speciale apparatuur. Als zodanig zijn traditionele methoden niet geschikt voor het meten van kleine, levende weefselmonsters.
In dit project maakt het team van wetenschappers gebruik van minuscule ‘foutjes’ in synthetische diamantkristallen. Deze foutjes worden kleurcentra genoemd. Als het magnetische veld toe- of afneemt, kunnen wetenschappers met kwantumsensoren een verandering in de kleur van diamanten meten.
Experimentele opstelling
De experimentele opstelling is als volgt: Een plakje hersenweefsel wordt op isolerende lagen aluminiumfolie geplaatst, in een minuscuul ‘kamertje’ van een centimeter. De diamant wordt in een gat op de bodem van de kamer geplaatst, onder de isolerende lagen. Een groene laser en een microgolfantenne worden dan gericht op het kleurcentrum van de diamant en de lichtemissie van de diamant wordt geregistreerd. Wanneer de wetenschappers de neuronen in het weefsel stimuleren, kunnen ze veranderingen in de helderheid meten.
D wetenschappers kunnen signalen van verschillende typen zenuwcellen onderscheiden. Het project bevindt zich nog in een vroeg stadium, maar de nieuwe techniek zou veelbelovend kunnen zijn in de gezondheidszorg, nadat er meer onderzoek is gedaan.
