新型神经植入体同步追踪多脑区活动
大脑不同部位在学习和记忆形成过程中如何相互沟通？加州大学圣地亚哥分校研究人员的一项新研究，迈出了回答这一基础神经科学问题的第一步。
该研究得益于一种新型神经植入体的开发，它能同时监测从大脑表面到深层结构不同部位的活动——这在该领域属首创。利用这项新技术，研究人员展示了海马体和大脑皮层（两个在学习和记忆形成中起作用的脑区）之间存在多样的双向沟通模式。研究还表明，这些不同的沟通模式与海马体在睡眠和休息期间出现的尖波涟漪事件相关联。
“我们的神经植入体用途广泛；可应用于大脑任何区域，能研究其他皮层和皮层下脑区，不仅限于海马体和大脑皮层，”Duygu Kuzum教授说。
神经植入体由一条薄、透明、柔性的聚合物条带组成，上面制造有微米级金电极阵列，并沉积了铂纳米颗粒。每个电极通过微米级细线连接到定制印刷电路板。它能记录大脑深处（如海马体）单个神经元的电信号，同时成像大脑皮层等大面积区域。
几个设计特点使多区域监测成为可能。一是探针柔性。将其深插入大脑监测海马体等区域时，伸出大脑的部分可弯曲，为显微镜靠近表面成像大脑皮层腾出空间。传统神经探针刚性，会阻挡显微镜；因此无法同时监测深层脑结构和成像大脑表面。尽管该神经探针柔软灵活，但设计上能承受插入时的压力而不屈曲。另一重要特点是透明，给显微镜提供清晰视野，成像时不产生阴影或额外噪声。
研究动机是探究学习、记忆形成等认知过程在大脑中如何发生。此类过程涉及海马体和大脑皮层间的沟通。但这种沟通究竟如何发生？哪个脑区发起沟通：海马体还是大脑皮层？因同时研究这两个脑区极难，此类问题长期无解，Kuzum说。
研究人员用探针监测转基因小鼠的海马体和大脑皮层活动。具体监测海马体出现尖波涟漪振荡前、中、后的活动。实验揭示海马体与大脑皮层间沟通是双向的：有时皮层发起，有时海马体发起。这是理解大脑区域间沟通的重要初步线索。
“我们报告的双向沟通不同于传统观点认为皮层被动接收海马体信息。相反，皮层主动参与大脑信息编码，在记忆巩固和提取中可能起指导作用，”研究人员Chi Ren博士说。
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