Science:新型微型化高密度探头Neuropixels 2.0可稳定地恒久记载年夜脑 |
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2021年4月19日讯/BIOON/---基于互补金属氧化物半导体硅制作技术的电极阵列,如Neuropixels探针,曾经可能记载活体年夜脑中成千上万个神经元。这些对象曾经招致了对于感知和行为的全脑相关性(brain-wide correlates)的发现,但次要用于短光阴的头固准时的记载。然而,为了研讨跨光阴标准的神经元处置动静,有需要对神经元进行数周和数月的记载,最好是在不受约束的行动中和小植物(如小鼠)中进行。
为此,在一项新的研讨中,来自英国、美国、挪威、比利时和葡萄牙的研讨职员设计了一种称为Neuropixels 2.0的微型化探头,它具备的5120个记载点散布在四个柄上。Neuropixels 2.0的探头和头架(headstage)被放大到原来尺寸(即Neuropixels 1.0探头的年夜小)的三分之一左右,是以,它的两个探头及其单个头架只重约1.1克,没有通道数的损失(每个探头384通道)。使用两个四柄探针(four-shank probe)在植入它们的植物中提供10240个记载点。相关研讨成果颁发在2021年4月16日的Science期刊上,论文题目为“Neuropixels 2.0: A miniaturized high-density probe for stable, long-term brain recordings”。
为了在年夜脑活动时完成稳定的记载,这些作者优化了记载点的安顿。这种探头具备更密集的线性化的几何形态,许可使用新设计的算法进行过后盘算活动校订。这种在Kilosort 2.5包中完成的算法从峰值数据中确定随光阴的活动,并通过空间重采样进行校订,如在图像配准中一样。
为了验证这些探针的恒久记载,这些作者将它们恒久植入6个试验室的21只年夜鼠和小鼠体内。在这21个植入物中,有20个取得胜利,而且在数周和数月内记载了神经元,同时保留了优越的记载旌旗灯号质量。使用新设计的植入物固定安装,这些探针可靠得住地收受接管。
Neuropixels 2.0探头许可史无前例的记载。图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abf4588。
为了测试活动校订算法的性能,这些作者应用探针对它绝对于年夜脑施加的活动进行记载。该算法进步了对神经元的稳定记载,并在很年夜水平上打消了活动对记载的影响。
这种算法的一个版本许可间断数天稳定地记载神经元。这些作者通过对低级视觉皮层中恒久记载的神经元进行“指纹”辨认来评价这一点,这些神经元对一系列图像有共同的视觉反馈。神经元追踪在2周内取得 90%胜利,在2个月内取得 80%胜利。
综上所述,这项研讨展现了一套电心理对象,包含微型化的高密度探针,可收受接管的恒久植入物固定安装,以及用于自动过后活动校订的算法。这些对象使得可以在小植物(如小鼠)身上记载的位点数目以数目级添加,而且可能在很永劫间内稳定地在它们身长进行记载。(100医药网 100yiyao.com)
参考材料:
Nicholas A. Steinmetz et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abf4588.
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