在癫痫发作之前一秒，科学家新发明的微型探针已可以读懂大脑乱码

全球超过5000万人患有癫痫，其中约三分之一对现有药物治疗没有响应。对这部分患者而言，唯一可能有效的治疗手段是在癫痫灶中植入电极，通过电刺激来干预异常的神经放电。然而，现有的神经刺激系统存在一个根本性的缺陷：它们只能在异常放电已经发生并被记录下来之后，才能做出反应，始终落后于大脑一步。

一项发表于《自然神经科学》的最新研究，正在从根本上改变这个局面。来自多个机构的研究团队，利用被称为Neuropixels的高密度微型神经探针，首次在人类大脑皮层中实现了对癫痫间期放电的单神经元级别实时解码，并且证明这种放电可以在发生前整整一秒就被预测到。

发作间歇期的"乱码"，才是真正的隐形杀手

癫痫患者最熟悉的，是癫痫发作本身：意识丧失、肢体抽搐、倒地不起。但在两次发作之间，大脑并非平静无事。

一种被称为"癫痫间期放电"的异常电活动，每天可以在癫痫患者大脑中悄无声息地发生数百次乃至数千次，当事人完全感觉不到。这些短暂的异常电爆发，长期以来被视为癫痫的"副产品"，不值得过多关注。但越来越多的研究表明，它们本身就会对认知功能造成实质性的损害，干扰记忆的编码和提取，即便癫痫发作已经被药物控制，这种认知损伤依然持续存在。

更重要的是，研究人员发现，这些癫痫间期放电的发生频率，可以预测患者在特定时段内出现真正癫痫发作的风险高低。它们既是症状，也是预警信号，还是认知损害的直接来源，是理解癫痫、治疗癫痫绕不开的核心靶点。

然而过去几十年，我们对癫痫间期放电是如何在人脑中产生的，了解得极其有限。大多数知识来自动物模型，而已有的少数人类研究也只能依靠传统宏电极，无法分辨单个神经元的活动。

384个电极，同时监听189个神经元

这项研究的技术核心，是Neuropixels探针。

这种探针细如发丝，长度约一厘米，但沿着探针主干密集排列着384个有效电极，插入大脑皮层后可以横跨皮层全深度，同时记录来自数十甚至近两百个神经元的电信号。研究团队在患者接受清醒开颅手术切除癫痫灶时，将探针置入即将被切除的病变组织，在不增加患者额外风险的前提下，获取了迄今为止人类癫痫研究中最高分辨率的神经元活动数据。

最终，研究人员跨越9个皮层插入位点，在1094次癫痫间期放电事件期间，记录并分析了1152个单神经元的放电活动。

数据揭示出一个此前从未被清晰看见的图景：癫痫间期放电并非一场混乱的神经元"大合唱"，而是由不同类型、不同皮层深度的神经元，按照特定的时间顺序和空间组织参与其中的精密微回路事件。

研究团队识别出三种截然不同的神经元放电模式。"早激活"型神经元主要集中在皮层浅层，在放电高峰到来时率先被激活，并且直接编码了放电的幅度信息，放电越强，这群神经元的响应越剧烈。"抑制"型神经元在放电前短暂增加活动，随后快速沉默，这一群体以快速放电的抑制性中间神经元为主，它们的沉寂，恰恰对应了兴奋性与抑制性神经活动之间平衡的崩溃。"晚激活"型神经元则在放电高峰之后才开始活跃，参与后续的网络恢复过程。

这三种模式的组合，在放电发生前最长可提前一秒，就已经在神经元的集群放电模式中留下了可被识别的特征信号。

这意味着，一套能够实时读取和分析这些单神经元活动的闭环系统，理论上可以在癫痫间期放电成形之前就启动干预，打断它的发生，而不是等它出现了再被动应对。这比现有的响应式神经刺激系统，在时间上提前了整整一个数量级。

研究团队同时发现，那些在癫痫间期放电中被调动的神经元，在平时也承担着正常的认知功能，参与记忆和信息处理的生理节律。这一发现，为解释为何癫痫间期放电会导致认知障碍，提供了迄今最直接的细胞层面证据。

从实验室到临床应用，还有相当长的路要走。如何在不增加手术风险的前提下实现长期的高密度神经元记录，如何将实时解码算法与刺激系统整合进可植入设备，都是必须解决的工程挑战。但这项研究至少清晰地证明了一件事：大脑在失控之前，已经给出了信号，我们现在终于有了足够精细的工具去读懂它。