一种记录人类行走时单个神经元活动的可穿戴设备

新技术可以极大地推进各个领域的研究，包括医学和神经科学。例如，近年来，工程师们创造了越来越复杂的设备来高精度地记录大脑活动和其他生物信号。

Neuro-stack，研究人员开发的技术。

加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 和美国其他研究所的多学科研究团队最近开发了 Neuro-stack，这是一种新的可穿戴技术，可以记录人类大脑中单个神经元的活动。行走或移动。，它可以帮助收集有关行走过程中神经元活动的宝贵见解，同时还可能改善脑部疾病的治疗。

“我们的研究是出于临床神经科学对更小尺寸和更灵活设备的需求，”进行该研究的研究人员之一德扬·马尔科维奇 (Dejan Markovic) 告诉 Medical Xpress。“我们的主要目标是制造一种小到可以穿戴的设备，用于移动实验，并提供包括局部场电位和单个单元在内的宽带记录。”

Neuro-stack 是由 Markovic 和他的同事们创造的设备，大约只有一叠卡片那么大，远小于现有的记录单个神经元活动的设备。这使得它们特别适合移动实验，在这种实验中，人类参与者正在移动或完成动态任务。

“简单地说，该设备倾听大脑并与大脑对话，”马尔科维奇解释道。“它最独特的功能是能够记录自由移动的人体中的单个神经元。另一个重要功能是高度可定制的刺激整形以及相对于 θ 活动阶段的刺激时间。”

研究人员的设备基于超低功耗和面积集成电路。当人类佩戴或握在手中时，该设备会以高分辨率记录单个神经元的活动。

此外，Neuro-stack 系统还可以通过一系列精心布置的电极刺激大脑中的神经元。这些刺激可以轻松远程编程，以调查或治疗特定的大脑状况。

“最重要的贡献是能够在单个神经元水平上探索人类自然行为期间的大脑功能，”马尔科维奇说。“此类研究以前只能在动物模型中进行，因此这项技术提供了一个机会，可以将数十年来跨物种的神经科学研究发现联系起来。”

Markovic 和他的同事最初在实验室环境中测试了他们的设备。在验证其设计后，他们对诊断为癫痫的患者进行了一系列真实世界的评估。

这些患者接受了外科手术，在手术过程中，一些电极被植入他们的大脑深处，以治疗他们的癫痫发作。该团队成功地使用 Neuro-stack 以高分辨率记录这些患者大脑中单个神经元的活动，并提供精确定时的电刺激。

此外，研究人员还使用他们的设备记录了人类行走时的单个神经元和局部场电位 (LFP) 活动。然后，当参与者完成一项简单的记忆任务时，他们还能够实时解码神经活动。

未来，Neuro-stack 可以帮助推进探索人类疾病神经生理学基础的研究，同时还可能为脑部疾病提供更先进的神经调节疗法。与此同时，Markovic 和他的同事正计划基于他们的 Neuro-stack 设计创建其他升级设备，这可以促进他们的技术在临床环境中的部署。

“这些新设备将使我们能够开发用于研究和治疗开发的数据平台，”Markovic 补充道。“该设备将演变成一种植入形式，我们已经有经验，用于治疗基于网络的脑部疾病。数据平台和可植入设备将为未来治疗各种适应症开辟途径。最终，我们设想微创植入物那将是广泛可及的。”