Cell：开启脑科学“高保真”时代！从模糊混响到清晰合奏，我们终于能听懂大脑了

我们的大脑，是宇宙间已知的最复杂的系统。一千亿个神经元(neuron)在其中交织成网，它们无时无刻不在通过微弱的电信号交流，形成思想、记忆、情感和行动。这些电信号的集体活动，并非杂乱无章的噪音，而是像一首宏伟的交响乐，充满了各种节奏和韵律 这就是我们常说的 脑电波 。从帮助我们集中注意力的伽马波(gamma wave)，到与记忆编码息息相关的 波(theta wave)，再到影响运动控制的 波(beta wave)，这些不同频率的振荡(oscillation)构成了我们认知世界的基础。

然而，想要真正理解这首交响乐，我们面临一个巨大的挑战：我们如何才能分辨出是哪一种 乐器 也就是哪一类神经元 在演奏哪一段旋律？传统的技术，比如脑电图 (EEG)或局部场电位(Local Field Potential, LFP)记录，就像在音乐厅外放了一个麦克风，能听到整场演出的宏大声响，却分不清小提琴和长笛各自的旋律。而另一些技术虽然能精确地记录单个神经元的活动，又像是只趴在一位乐手耳边听，错过了整个乐队的合奏。我们迫切需要一种方法，能够同时、精确地 偷听 特定神经元群体在演奏什么 乐曲 ，尤其是在大脑处理复杂任务时，比如动物在自由探索、学习或记忆的时候。

近日，《Cell》的重磅研究 Imaging high-frequency voltage dynamics in multiple neuron classes of behaving mammals ，为我们带来了革命性的突破。研究团队开发了一套名为TEMPO的全新光学电压成像技术，它如同一套拥有超高灵敏度和指向性的 监听设备 ，让我们第一次能够在自由活动或执行任务的动物大脑中，清晰地 收听 到特定种类神经元发出的高频电波私语。这项技术不仅揭示了大脑中不同频率节律之间奇妙的耦合关系，还发现了记忆形成过程中神经电波令人意外的双向传播模式，为我们解开大脑之谜提供了前所未有的强大工具。