《自然》报道 Neuropixels 超细神经探针已用于人类大脑研究

IT之家 11 月 3 日消息，当地时间 11 月 2 日，《自然》报道了一种名为 Neuropixels 的超细神经探针。

这是一种用于高密度记录神经元电活动的硅基探针。这种探针长度约 1 厘米，宽度比人类头发还细，能够同时记录数百个神经元的电活动，帮助研究人员以单个神经元为单位观察大脑如何处理信息，目前已从动物实验逐步进入人类大脑研究。

与传统脑电监测主要获取大量神经元共同产生的信号不同，这类探针能够同时记录多个单个神经元的活动，为研究大脑不同区域如何处理和传递信息提供更精细的数据。

据《自然》报道，在英国伦敦国家神经病学与神经外科医院，一名因正常压力脑积水接受分流手术的女性患者同意参与相关实验。手术期间，神经外科医生 Ahmed Toma 将 Neuropixels 探针短暂插入患者大脑，由伦敦弗朗西斯 · 克里克研究所的研究人员实时监测神经信号。

在实验中，研究人员向患者播放一组重复出现的词语，包括“blind spot”（盲点）、“parking spot”（停车位）和“piggy bank”（存钱罐），以观察大脑如何表示不同刺激之间的转换，以及词语出现频率和熟悉程度对神经活动的影响。

随着声音响起，监测屏幕上的神经信号波形出现明显变化，表明探针已能捕捉人脑对外界语言刺激的实时反应。

巴黎罗斯柴尔德基金会医院神经外科医生 Pierre Bourdillon 将这项技术带来的变化比作监听人群交谈：传统方式类似于在繁忙路口放置一个麦克风，试图从混杂声音中分辨每个人的对话；Neuropixels 则更像是在每个人衣领上分别安装麦克风。他表示，人类神经科学研究才刚刚开始达到能够为每个人配备独立麦克风的水平。

IT之家注：Neuropixels 最早于 2017 年推出，由美国霍华德 · 休斯医学研究所珍利亚研究园区与比利时微电子研究中心 Imec 等机构合作开发。

第一代探针的硅制主体上设有 960 个记录位点，其中 384 个可以同时读取信号；探针连接一块接近 Nano SIM 卡大小的芯片，用于读取、放大和数字化神经信号。

在早期实验中，研究人员将两根第一代探针植入小鼠大脑，同时记录了分布在 5 个脑区的约 700 个神经元活动。2021 年推出的 Neuropixels 2.0 则进一步缩小体积、减轻重量，记录位点增加至 5120 个，其中 1536 个可以同时读取信号。

借助这类探针，研究人员已经能够在小鼠大脑中同时记录数以万计神经元的活动，并在部分实验中持续追踪数月。研究范围也从单个脑区扩展至多个脑区，有助于分析不同区域如何协同参与感觉、运动、认知和决策等过程。

2025 年，国际脑实验室（International Brain Laboratory）的 12 个实验室联合开展了一项大规模研究，使用 699 根 Neuropixels 探针，记录了 139 只小鼠的神经活动，涉及 279 个脑区，共获得 621733 个神经活动单元的数据。其中，经过质量控制后，研究人员确认了 75708 个分离良好的单神经元。相关成果绘制了覆盖多个脑区的神经活动图谱，研究涉及视觉刺激、运动和决策等过程。

《自然》报道称，目前全球约有 1700 个实验室使用 Neuropixels，研究对象覆盖 20 多种动物，包括斑胸草雀、鬃狮蜥和章鱼等。该技术也被用于非人灵长类动物研究。

斯坦福大学神经科学家 Tirin Moore 表示，在 Neuropixels 出现之前，研究人员即使实验进展顺利，一天通常也只能记录约 20 个非人灵长类动物神经元的活动；如今，团队常规记录的数量已达到至少 100 个。Moore 及其同事计划利用相关探针绘制猕猴视觉系统的高分辨率神经活动图谱，进一步研究大脑如何处理视觉信息。

需要注意的是，Neuropixels 目前主要用于基础神经科学研究，帮助科学家记录神经元活动、理解大脑的信息处理机制，并非已经成熟的脑机接口或临床治疗设备。相关研究有望为未来脑机接口技术和神经系统疾病研究提供基础，但不能据此认为该探针已具备临床治疗能力。

从小鼠到非人灵长类动物，再到人类手术中的短暂记录，Neuropixels 正将神经活动研究推进到更精细的单细胞层面。研究人员借助它不仅能够观察脑区活动，还能进一步分析单个神经元在复杂信息处理过程中的作用。

参考资料：

• https://doi.org/10.1038/d41586-026-03511-3