由伦敦大学学院（University College London，UCL）科学家共同开发的一项突破性技术，能够同时记录和操控大脑深处的神经元活动，有望彻底改变我们对神经回路和神经系统疾病（如阿尔茨海默病和精神分裂症）的理解。
这种名为"Neuropixels Opto"的设备在小鼠身上进行了研究，它整合了两种强大但传统上独立的技术——电生理学（研究活细胞电活动）和光遗传学（结合基因学和光学来控制细胞）。这两种技术形成了单一探针，使研究人员能够以前所未有的方式了解大脑中单个神经元的功能和相互作用。
发表在《自然·方法》（Nature Methods）杂志上的这一系统，使研究人员能够同时监测数百个神经元的电活动，同时使用光选择性地激活或抑制特定细胞。
这项研究由一个国际团队开发，由伦敦大学学院（UCL）和美国西雅图艾伦研究所（Allen Institute）的科学家领导，是威康信托基金会（Wellcome Trust）、艾伦研究所和其他合作伙伴资助的1500万英镑项目的一部分，旨在研究Neuropixels探针技术。
科学家们相信，Neuropixels Opto能够通过揭示单个神经元如何在复杂回路中相互作用以驱动行为、感知和疾病，从而改变我们对大脑的理解。
UCL眼科研究所教授、合著者马特奥·卡拉迪尼（Matteo Carandini）表示："大脑通过复杂的电活动模式处理信息，数十亿神经元通过快速电信号进行通信。理解这些信号如何产生行为、思想和疾病需要能够同时观察和影响神经元活动的工具。到目前为止，科学家们通常依赖两种独立的方法：用电生理探针记录神经活动，以及用光遗传学控制神经活动。将这两种方法结合起来一直具有挑战性，特别是在大脑深层区域，因为在不干扰敏感记录的情况下输送光线在技术上很困难。Neuropixels Opto通过将这两种能力整合到单一设备中，克服了这些限制，实现了对神经回路的同时测量和操控。"
比人类头发还细的探针
该技术的核心是一种比人类头发还细的硅探针，配备了数百个记录位点以及微型光源发射器。
这些特性使探针能够捕获沿其长度分布的神经元的详细电信号，同时在大脑的多个位点提供精确的目标光刺激。
UCL视觉神经科学教授卡拉迪尼补充道："这首次使我们能够直接测试特定神经元如何影响周围回路的活动——揭示神经元活动与大脑功能之间的因果关系。在同一实验中同时记录和控制神经元活动的能力，代表了神经科学领域的重大进步。"
UCL眼科研究所研究员、共同主要作者卡罗琳娜·索查（Karolina Socha）博士已经开始使用这些探针来研究大脑皮层的功能——负责大脑许多最先进能力的部分。她表示，她在小鼠身上进行的研究提供了一些令人惊讶的观察结果。
"通过在监测附近细胞反应的同时选择性地激活或抑制特定类型的神经元，我们可以开始绘制大脑不同组件如何协同工作以产生行为的图谱，"她说。
"我们惊讶地发现，大脑皮层中神经元的活动可以出人意料地局部化。到目前为止，我们认为神经元是如此紧密连接，以至于不可能激活其中一些而不激活许多其他神经元。新的Neuropixels Opto探针显示，这些神经元不仅可以协同工作，也可以相对独立地运作。"
这种方法有望帮助解决神经科学中长期存在的问题，包括信息如何在大脑区域间处理，以及特定神经回路如何对感知、学习和决策做出贡献。
研究脑部疾病的启示
该技术也可能对理解神经和精神疾病产生重要影响。
包括精神分裂症、阿尔茨海默病和帕金森病在内的许多疾病都与神经元通信的中断有关。通过提供健康和疾病状态下神经回路功能的更清晰图景，Neuropixels Opto可以支持开发更具针对性的治疗方法。
Neuropixels Opto的开发涉及美国、英国和欧洲的广泛合作，以及工程合作伙伴的参与。
这项工作是更广泛努力的一部分，旨在开发先进的大规模脑研究工具，目标是使高分辨率、大规模的神经记录对全球研究人员更加可及。
神经科学工具的前进一步
Neuropixels是新一代硅探针，其作用类似于微型电极，使科学家能够同时记录不同脑区数百个神经元的电活动。
通过在超薄探针上密集排列约1000个记录位点，它们使研究人员能够从单个脑细胞捕获高分辨率信号，同时监测大型神经网络。
来源：
伦敦大学学院（University College London）
期刊参考：
Lakunina, A.A., et al. (2026) Neuropixels Opto: combining high-resolution electrophysiology and optogenetics. Nature Methods. DOI: 10.1038/s41592-026-03076-z
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