2022年3月18日功能

在临床环境中使用Neuropixels记录神经活动的新协议

英格丽·法德利《医疗快讯bob游戏

为了研究人类大脑并更好地了解它的功能，神经科学家迄今为止使用了各种方法来记录脑细胞的电活动。传统上，这些方法要么能一次记录几个单个神经元的活动，要么能监测数千个神经元随时间的总和活动的变化。然而，如果研究人员想一次从一个区域的大量细胞中取样，他们就必须采用两种或两种以上不同的技术。

2017年，由蒂姆·哈里斯(Tim Harris)领导的HHMI Janelia研究园区的团队提出了神经像素(Neuropixels)的想法，这是一项突破性的技术，可以同时记录数百到数千个单个神经元的神经活动以及大脑焦点区域的持续变化。这项强大的技术，随后由IMEC设计和制造，现在正在神经科学领域带来巨大的创新。

马萨诸塞州总医院、哈佛医学院和美国其他医学研究所的研究人员最近进行了一项研究，旨在检查并可能克服一些可能阻止大规模实施Neuropixels的挑战临床的设置．他们的论文发表在自然神经科学，介绍了新的方案和技术，医生和神经科学家可以使用这些技术来记录正在接受神经外科手术的人在病灶区域的200多个分离良好的皮层单个单元。

“Neuropixels技术提供了一个强大的高分辨率动态‘电影’，记录了我们以前无法获得的神经活动的持续电动力学，”进行这项研究的研究人员之一Angelique Paulk告诉《医学快报》。bob游戏“我们研究的目标是详细说明将这种设备引入人体的技术障碍手术室记录神经活动在完整的人脑中使用神经像素探针。”

视频展示了神经像素探测器和其他设备从附近细胞采样电信息的不同之处。这有点类似于比较像素化图像和4K视频。来源:Angelique Paulk

除了确定一些阻止在人类手术室中使用Neuropixels的技术困难之外，Paulk和她的同事们还想设计一个临床医生和神经科学研究人员都可以遵循的蓝图，以克服这些困难。因此，他们论文中描述的技术和协议也在DRYAD上共享，这是一个为教育工作者和研究人员提供的著名公共存储库。

进行这项研究的团队包括执业临床医生和神经科学家。在合作中，研究人员能够设计出两种使用神经像素探针记录人脑活动的方案。然后，他们在自愿接受神经外科手术的患者身上测试了这些方案。

Paulk解释说:“在手术室中实施和使用Neuropixels探针需要我们使用IMEC(生产Neuropixels的公司)新开发的更厚的探针，我们建立了经过验证的灭菌管道，并保持无菌处理实践，我们通过仔细参考设备来克服手术室中高度电噪声的环境。”“在参与者知情同意后，我们发现结果令人难以置信，在一个案例中，我们能够使用一个神经像素探针记录人类皮层中202个单独可识别的神经元。”

Paulk和她的同事们在遵循他们的协议时取得的结果非常有前途，因为其他现有的使用微电极收集单细胞记录的技术只允许研究人员一次记录多达100个细胞，使用96个电极，并以明显较低的空间分辨率捕获活动。这大约是他们用神经像素记录的细胞的一半。

“我们希望这篇包含经验教训的透明论文将为理解认知、基础神经科学的激动人心的新时代铺平道路人类的大脑以及神经精神病理学来改善临床护理实践，”Paulk说。“人类神经科学的一个主要挑战是，我们并不总是掌握脑细胞对不同功能或病理的作用机制信息。神经像素提供了一种通过高分辨率采样单独识别细胞及其亚型的方法，这是我们过去无法获得的。”