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脑机启侦 | 使用超柔性电极阵列实现人脑皮层大规模单神经元记录

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2026年4月13日,国际顶级综合性期刊 Nature Communications在线发表了中国某研究团队合作题为“Large-scale single-neuron recording in the human cortex using an ultra-flexible electrode array”的研究成果。该研究成功利用超柔性植入式神经电极(uFINE)阵列,在人类患者的手术过程中实现了稳定、高密度的大规模单神经元电生理记录。



在神经科学领域,将先进的单细胞分辨率记录技术从动物模型安全转化为人类应用一直面临巨大挑战。传统的刚性电极和硅基探针在临床术中常因患者呼吸和心跳引起的脑组织快速搏动而发生移位,不仅影响记录稳定性,还可能带来脑组织损伤的风险。

在这项研究中,团队将自主研发的超柔性微电极阵列(uFINE)应用于全部16名接受深部脑刺激(DBS)局麻手术患者或脑肿瘤切除手术的术中唤醒患者手术中进行单神经元信号术中急性大规模电生理采集。凭借极佳的柔性和信号稳定性,uFINE阵列能够随大脑的脑搏动同步“起伏”,有效减轻了脑组织与记录位点间的相对位移,实现了连续、稳定的高质量信号采集。



研究显示,团队在其中11名患者的多个皮层深度中成功分离出总计719个单神经元(Single units),并在单次记录中最高同时捕获了135个单神经元的活动。此外,借助该高密度记录技术,研究人员在患者执行“单词复述(听与说)”任务时,成功捕捉到了背外侧前额叶皮层(dlPFC)内单个神经元对感觉刺激和运动反应的异质性调控特征。这一成果充分证明了uFINE阵列作为临床神经生理学研究工具的巨大潜力,不仅为探索人类特有的复杂认知功能提供了全新的细胞级解析视角,也为未来脑机接口(BMI)技术在神经退行性疾病、精神障碍或脑损伤中的临床应用奠定了坚实的硬硬件基础。

据悉,目前还没有对人类大脑中使用超柔性电极进行单位记录性能的可靠统计数据的报道,本项研究工作填补了这一关键空白。除了电极本身,研究团队还开发了一个全面的临床平台,集成了优化的植入工具、抗噪声采集系统和可定制的电极配置,专门为跨不同神经外科手术程序的无缝手术室部署而设计。研究团队预计,通过克服当前植入效率和前端放大器小型化的瓶颈,该平台将能够在短期内支持手术期间500-1000个通道的高密度记录。

来源:Nature

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-026-71443-7

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