引言
近日，加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）等多個研究團隊開發了Neuro-stack，這是一種新的可穿戴技術，可以記錄人類行走或移動時大腦中單個神經元的活動，該研究發表在《Nature Neuroscience》上。
1、研究背景
新技術可以極大地推動包括醫學和神經科學在內的各個領域的研究。例如，近年來，工程師們創造了越來越復雜的設備，以高精度記錄大腦活動和其他生物信號。開展這項研究的研究人員之一Dejan Markovic說：“我們的研究的動機是臨床神經科學需要更小尺寸和更靈活的設備。”。“我們的主要目標是制造一種小到可以穿戴的設備，用于移動實驗，并提供包括局部場電位和單個單元在內的寬帶記錄。”
2、研究概況
Markovic和他的同事們發明的Neuro-stack，大約相當于一堆卡片的大小，遠遠小于現有的記錄單個神經元活動的設備。這使得它們特別適合于人體動態實驗。Markovic說：“簡單地說，該設備可以聽大腦的聲音，并與大腦對話，它最獨特的特點是能夠記錄自由運動的人類的單個神經元。另一個重要特點是高度可定制的刺激形狀以及相對于θ活動階段的刺激時間。
（圖片源自論文）
Neuro-stack基于超低功耗和面積集成電路。當人戴著或拿在手中時，該設備以高分辨率記錄單個神經元的活動。此外，神經堆棧系統還可以通過一系列戰略性定位的電極刺激大腦中的神經元。這些刺激可以很容易地遠程編程，以研究或治療特定的大腦狀況。
（圖片源自論文）
Markovic和他的同事最初在實驗室環境中測試了他們的設備，在驗證其設計后，他們對診斷為癲癇的患者進行了一系列真實世界的評估。這些患者接受了外科手術，在手術過程中，一些電極植入了他們的大腦深處，來作為癲癇發作的治療方法。該團隊成功地使用Neuro-stack以高分辨率記錄這些患者大腦中單個神經元的活動，并提供精確計時的電刺激。此外，研究人員使用他們的設備記錄了人類行走時的單個神經元和局部場電位（LFP）活動。當參與者完成一項簡單的記憶任務時，他們還能夠實時解碼神經活動。
3、研究意義
Markovic說：“最重要的貢獻是在人類的自然行為中，在單個神經元的水平上探索大腦功能的能力。”。“這類研究以前只能在動物模型中進行，因此這項技術提供了一個跨越物種數十年神經科學發現的機會。”
未來，Neuro-stack可能有助于推進探索人類疾病的神經生理學基礎的研究，同時也可能為大腦疾病提供更先進的神經調控療法。與此同時，Markovic和他的同事正計劃基于他們的神經堆棧設計創建其他升級設備，這將有助于他們的技術在臨床環境中的部署。
“這些新設備將使我們能夠為研究和治療開發開發一個數據平臺，”Markovic補充道。“該設備將發展成為一種植入形式，我們已經有了這方面的經驗，用于治療基于網絡的大腦疾病。數據平臺和可植入設備將開辟未來治療各種適應癥的途徑。最終，我們設想的微創植入物將廣泛普及。”
