在临床环境中使用Neuropixels记录神经活动的新协议 快资讯

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为了检查人脑并更好地了解其功能，迄今为止，神经科学家已经使用多种方法来记录脑细胞的电活动。传统上，这些方法要么能够一次记录几个单个神经元的活动，要么监测数千个神经元的总活动随时间的变化。然而，如果研究人员想一次从一个区域的大量细胞中取样，他们必须采用两种或多种不同的技术。

2017年，HHMIJaneliaResearchCampus的TimHarris领导的一个团队介绍了Neuropixels的想法，这是一种突破性的技术，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。这项由IMEC随后设计和制造的强大技术现在正在为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疗机构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碍神经像素在临床环境中大规模实施的挑战。他们的论文发表在NatureNeuroscience上，介绍了新的协议和技术，医生和神经科学家可以使用这些新协议和技术来记录正在接受神经外科手术的人类焦点区域中的200多个隔离良好的皮质单个单元。

“Neuropixels技术提供了一部强大的高分辨率动态‘电影’，展示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安吉丽克·保尔克(AngeliquePaulk)告诉MedicalXpress。“我们研究的目的是详细说明将这种设备带入人类手术室以使用Neuropixels探针记录完整人类大脑中的神经活动的技术障碍。”

除了确定阻止在人类手术室中使用Neuropixels的一些技术困难之外，Paulk和她的同事们还希望设计一个蓝图，临床医生和神经科学研究人员都可以遵循以克服这些困难。因此，他们论文中描述的技术和协议也在DRYAD上共享，这是一个著名的教育工作者和研究人员公共存储库。

进行这项研究的团队包括执业临床医生和神经科学家。通过合作，研究人员能够设计出两种使用Neuropixels探针记录人脑活动的协议。然后，他们在同意接受神经外科手术的患者身上测试了这些协议。

“Neuropixels探针在手术室的实施和使用要求我们使用由IMEC(生产Neuropixels的公司)生产的新开发的更厚的探针，我们建立经过验证的灭菌管道并保持无菌处理实践，并且我们克服通过仔细参考设备，手术室中的高电噪声环境，”Paulk解释说。“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，我们能够使用单个Neuropixels探针记录人类皮层中202个可单独识别的神经元。”

Paulk和她的同事在遵循他们的协议时取得的结果非常有希望，因为其他使用微电极收集单细胞记录的现有技术仅允许研究人员一次记录多达100个细胞，使用96个电极并以显着更低的速度捕获活动空间分辨率。这大约是他们使用Neuropixels记录的细胞的一半。

“我们希望我们包含经验教训的透明论文将为理解认知、人脑的基本神经科学和神经精神病理学以改善临床护理实践的激动人心的新时代铺平道路，”保尔克说。“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贡献的机制信息。Neuropixels提供了一种通过我们根本无法访问的高分辨率采样来单独识别细胞及其亚型的方法到过去。”

未来，Paulk和她的同事引入的新协议可以促进Neuropixels技术在临床环境中的使用，从而能够收集更详细和可靠的神经记录。此外，研究人员希望他们的工作能够激发新的开放科学和开放数据计划，旨在进一步推进我们目前对大脑的理解。