AI导读:

哈佛大学团队开发出创新性硅芯片,能记录大量神经元间突触信号的细微变化,研究成果发表在《自然·生物医学工程》上,标志着神经元记录技术重大突破,有助于深入理解大脑功能,为治疗脑部疾病开辟新途径。

  美国哈佛大学团队近期取得了神经元记录技术的重大突破,他们开发出一种创新性的芯片,该芯片能够精确记录大量神经元间突触信号的细微变化。这项研究成果已发表在《自然·生物医学工程》杂志上,标志着神经元记录技术迈入了新阶段,有望为深入理解大脑功能提供有力支持。

  高阶大脑功能依赖于脑细胞或神经元之间的特定连接。科学家一直致力于绘制这些神经元之间的突触连接图,旨在揭示哪些神经元相互连接,并评估每个连接的强度。然而,传统电子显微镜虽然能生成突触连接的图像,却无法提供连接强度的信息,这限制了人们对神经网络功能的全面理解。

  膜片钳电极是目前记录神经元活动的黄金标准,但其在大规模神经元群研究中的应用面临挑战。哈佛大学团队此次使用的硅芯片,具有4096个微孔电极阵列,实现了大规模并行细胞内记录。通过这一技术,他们成功从约2000个神经元中提取了超过7万个突触连接的数据。

  该芯片通过向电极注入小电流来轻微打开细胞,实现高效的细胞内记录。微孔设计不仅易于制造,而且与神经元内部耦合效果更好。实验结果显示,超过90%的微孔电极实现了与顶部神经元的细胞内耦合,获得了高质量记录数据。这些数据将使科学家能够更深入地理解神经网络的结构和功能。

  新工具的诞生往往引发认知革命,此次哈佛大学团队开发的新型电子芯片,成功记录下了大鼠脑细胞网络中神经元间突触信号的细微变化。这一技术如同细胞间的“听诊器”,为我们提供了“脑地图”以及不同道路上的“交通流量”,不仅有助于神经科学研究,还为治疗脑部疾病开辟了新途径。

(文章来源:科技日报)