近日，加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）等多个研究团队开发了Neuro-stack，这是一种新的可穿戴技术，可以记录人类行走或移动时大脑中单个神经元的活动，该研究发表在《Nature Neuroscience》上。 研究背景新技术可以极大地推动包括医学和神经科学在内的各个领域的研究。例如，近年来，工程师们创造了越来越复杂的设备，以高精度记录大脑活动和其他生物信号。开展这项研究的研究人员之一Dejan Markovic说：“我们的研究的动机是临床神经科学需要更小尺寸和更灵活的设备。”。“我们的主要目标是制造一种小到可以穿戴的设备，用于移动实验，并提供包括局部场电位和单个单元在内的宽带记录。” 研究概况 Markovic和他的同事们发明的Neuro-stack，大约相当于一堆卡片的大小，远远小于现有的记录单个神经元活动的设备。这使得它们特别适合于人体动态实验。Markovic说：“简单地说，该设备可以听大脑的声音，并与大脑对话，它最独特的特点是能够记录自由运动的人类的单个神经元。另一个重要特点是高度可定制的刺激形状以及相对于θ活动阶段的刺激时间。”
图片源自论文Neuro-stack基于超低功耗和面积集成电路。当人戴着或拿在手中时，该设备以高分辨率记录单个神经元的活动。此外，神经堆栈系统还可以通过一系列战略性定位的电极刺激大脑中的神经元。这些刺激可以很容易地远程编程，以研究或治疗特定的大脑状况。
图片源自论文Markovic和他的同事最初在实验室环境中测试了他们的设备，在验证其设计后，他们对诊断为癫痫的患者进行了一系列真实世界的评估。这些患者接受了外科手术，在手术过程中，一些电极植入了他们的大脑深处，来作为癫痫发作的治疗方法。该团队成功地使用Neuro-stack以高分辨率记录这些患者大脑中单个神经元的活动，并提供精确计时的电刺激。此外，研究人员使用他们的设备记录了人类行走时的单个神经元和局部场电位（LFP）活动。当参与者完成一项简单的记忆任务时，他们还能够实时解码神经活动。 研究意义Markovic说：“最重要的贡献是在人类的自然行为中，在单个神经元的水平上探索大脑功能的能力。”。“这类研究以前只能在动物模型中进行，因此这项技术提供了一个跨越物种数十年神经科学发现的机会。”
未来，Neuro-stack可能有助于推进探索人类疾病的神经生理学基础的研究，同时也可能为大脑疾病提供更先进的神经调控疗法。与此同时，Markovic和他的同事正计划基于他们的神经堆栈设计创建其他升级设备，这将有助于他们的技术在临床环境中的部署。 “这些新设备将使我们能够为研究和治疗开发开发一个数据平台，”Markovic补充道。“该设备将发展成为一种植入形式，我们已经有了这方面的经验，用于治疗基于网络的大脑疾病。数据平台和可植入设备将开辟未来治疗各种适应症的途径。最终，我们设想的微创植入物将广泛普及。”
图片源自网络来源：脑机接口社区
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