神外前沿讯，2026年4月13日，国际顶级综合性期刊 Nature Communications（中科院1区Top/Q1/ IF: 15.7）在线发表了中国科学院神经科学研究所、复旦大学附属华山医院神经外科、空军军医大学西京医院神经外科等团队合作题为“Large-scale single-neuron recording in the human cortex using an ultra-flexible electrode array”的研究成果。
作者团队：Shun Wu, Zhiqiang Yan, Cen Kong, Xiaofan Jiang, Qiufeng Dong, Youkun Qian, Guangyuan Chen, Beibei Chen, Chi Ren, Junfeng Lu（通讯作者路俊锋）, Xia Li（通讯作者）, Zhengtuo Zhao（通讯作者）, Xue Li（通讯作者）
在单细胞分辨率下监测神经群体活动对于基础研究和临床创新至关重要。然而，将先进的记录技术从动物模型转化到人类仍面临挑战。传统用于人脑术中单神经元记录的方法（如金属微电极、微丝束、犹他阵列）在同时记录神经元数量、组织损伤或记录稳定性方面存在局限。
近年来，Neuropixels探针的应用虽扩大了记录规模，但其刚性硅基结构在面对术中显著的脑组织搏动时，仍可能影响记录稳定性并带来安全风险。超柔性神经电极因其优异的生物相容性和高记录密度，成为解决这些挑战的有力工具。
本研究开发并应用了一种超柔性可植入神经电极（uFINE）阵列，在16名清醒状态下接受脑深部电刺激（DBS）电极植入或脑肿瘤切除术的患者中进行术中急性单神经元记录。uFINE阵列具有微米级尺寸、超高柔韧性和机械鲁棒性，其横截面积远小于传统刚性电极。研究通过定制的适配器和微操系统，将阵列精确植入患者皮层。成功在11名患者中记录了神经信号，并使用 spike sorting 方法从总共1302个有效通道中分离出单个神经元活动。此外，在部分患者中，通过“词语重复”任务，研究了背外侧前额叶皮层（dlPFC）单个神经元在刺激和反应期的活动调制。
这项研究结果显示，本研究成功实现大规模稳定记录。研究从11名患者中成功分离出719个单神经元，平均每个通道记录到0.55±0.31个单神经元。在一位使用升级版256通道阵列的患者（Pt.11）中，实现了最多同时记录135个单神经元。uFINE阵列的柔韧性使其能够跟随脑组织搏动，显著减少了电极记录位点与脑组织之间的相对运动，从而实现了稳定的单神经元检测。
本研究中记录到的单神经元信号质量高，波形幅度中位数为54.34μV，信噪比中位数为3.66，与既往高质量研究报道相当。根据波形特征，可将神经元分为正相锋电位、规则锋电位和三相锋电位三类，推测分别对应轴突动作电位、兴奋性神经元和抑制性神经元。
在“词语重复”任务中，观察到dlPFC区单个神经元在刺激期和反应期的活动存在显著调制。总体而言，在反应期被调制的神经元比例略高于刺激期。值得注意的是，更多dlPFC神经元表现出活动抑制而非激活。
本研究证明，uFINE阵列能够在人脑术中实现稳定、高质量、跨皮层深度的大规模单神经元记录。其卓越的柔韧性有效克服了术中脑搏动对记录稳定性的干扰，同时其微小的尺寸最大限度地减少了对脑组织的损伤。
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，研究者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。
研究者预计，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。
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