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實習醫生日記之頑固失眠

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實習醫生日記之—妊娠劇吐

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實習醫生日記之豬蹄腳

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Nature:開發出同時記錄上百個神經元電活動的新型硅探頭

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摘要:圖片來自實驗室年月日生物谷多虧霍華德休斯醫學研究所艾倫腦科學研究所蓋茨比慈善基金會和韋爾科姆基金會資助的一個重大的項目想要追蹤神經系統中的細胞對話的神經科學家們將很快獲得易于使用的同時監控大腦中的數百個不同位點的神經活動的技術在霍華德休斯醫學研究所珍妮
Nature:開發出同時記錄上百個神經元電活動的新型硅探頭
圖片來自Timothy Harris實驗室/Janelia Research Campus。
2017年11月12日/生物谷BIOON/---多虧霍華德-休斯醫學研究所、艾倫腦科學研究所、蓋茨比慈善基金會和韋爾科姆基金會資助的一個重大的Neuropixels項目,想要追蹤神經系統中的細胞對話的神經科學家們將很快獲得易于使用的同時監控大腦中的數百個不同位點的神經活動的技術。

在霍華德-休斯醫學研究所珍妮莉亞研究園區的研究人員領導的這個投資550萬美元的合作項目中,來自珍妮莉亞研究園區、艾倫腦科學研究所和倫敦大學學院的研究人員在過去的四年里與IMEC(比利時魯汶市的一個國際納米電子學研究中心)的工程師們一起制造和測試檢測活動物大腦中的神經活動的新型設備。這些被稱作神經像素探頭(Neuropixels probe, Neuropixels探頭)的設備將數百個記錄電極放在一個嚙齒類動物的大腦大部分區域中以至于研究人員能夠在單項實驗中收集更多的有意義的數據。預計Neuropixels探頭在2018年年中可供研究實驗室購買。相關研究結果發表在2017年11月9日的Nature期刊上,論文標題為“Fully integrated silicon probes for high-density recording of neural activity”。

這篇Nature論文中的一些亮點為:
(1)這是首次報道一種大的(10毫米)的密集的(每毫米100位點)植入性神經記錄設備;
(2)利用每種探頭,科學家們可觀察到數百個分辨率良好的單個神經元的信號路徑;
(3)這些探頭能夠在多個大腦區域中同時記錄神經活動;
(4)研究人員利用兩個Neuropixels探頭記錄了700多個神經元的活動;
(5)在不需要特殊技術的情形下,這些探頭可記錄比較多的神經元和產生非常好的信噪比性能。

珍妮莉亞研究園區資深研究員Timothy Harris說,利用比人的一根頭發還要薄的但長度足以同時進入嚙齒類動物大腦的多個區域的一個探頭上放置的將近1000個電子傳感器,這種新的技術能夠極大地加快神經科學研究。他說,“你能夠更高保真度地和不那么困難地檢測來自多個大腦區域的大量神經元的活動。”

這些研究人員證實這些探頭和新的數據分析方法能夠被用來追蹤多個大腦區域中的數百個或者甚至數千個神經元的活動。當前有400多個原型Neuropixels探頭在全世界的研究中心里用于測試。

Neuropixels探頭類似于神經科學家們幾十年來用于檢測活動物大腦中胞外電活動的電生理學探頭,但是它們整合了兩項關鍵的進展。這些新的探頭大約與小鼠大腦一樣長,因此它們能夠穿過很多不同的大腦區域并且同時收集來自這些大腦區域的數據。記錄電極沿著探頭的長度密集地分布著,這就使得研究人員能夠更加容易地精確確定大腦活動的細胞來源。最終,每個新的探頭都整合了一個幾乎完整的記錄系統,從而減少了硬件的大小、成本和消除了數百根輸出電線。

Neuropixels項目于2013年啟動,它的雄心勃勃的目標是大幅度地推進檢測大腦電活動的技術發展。盡管一些實驗室確實有能力同時記錄上百個神經元的活動,但是這些實驗具有高昂的成本,在技術上存在困難,而且大多數研究人員使用的電生理學探頭有16~64個傳感器,從而限制了用戶在一次實驗中能夠監控的神經元數量。(生物谷 Bioon.com)

參考資料:

James J. Jun, Nicholas A. Steinmetz, Joshua H. Siegle et al. Fully integrated silicon probes for high-density recording of neural activity. Nature, Published online:08 November 2017, doi:10.1038/nature24636

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