Neuropixels是第一款完全集成的硅CMOS數(shù)字神經(jīng)探針，將一流的性能與無與倫比的成本效益和可靠性相結(jié)合，可用于小型動物的下一代體內(nèi)神經(jīng)科學(xué)研究。這些工具已導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)有關(guān)大腦范圍的知覺和動作的相關(guān)信息。2017年已在Nature上進(jìn)行了相關(guān)報道。但是呢，測量跨時間尺度的神經(jīng)處理動力學(xué)需要在幾毫秒和幾個月的時間內(nèi)跟蹤成千上萬的單個神經(jīng)元。而且，最好是在行為不受限制的情況下以及在小動物（例如小鼠）中進(jìn)行記錄。鑒于此，美國霍華德·休斯醫(yī)學(xué)院的Timothy D. Harris等人推出了Neuropixels的改進(jìn)版，即Neuropixels 2.0的小型探頭，其在4個柄上分布有5120個記錄位點。探頭和頭架被小型化到Neuropixels 1.0的三分之一，因此兩個探頭和它們的單個頭架僅重約1.1 g，而不會損失通道數(shù)（每通道384個通道）。成果發(fā)表在Science上。記錄的位點數(shù)量增加了一個數(shù)量級研究人員將Neuropixels 2.0探針與新設(shè)計的分析算法一起推出。使用2個四柄探針在一個植入物中提供10240個記錄位置。為了在大腦運動時候也能實現(xiàn)穩(wěn)定的記錄，研究人員優(yōu)化了記錄地點的安排。探測器具有更密集的線性化幾何結(jié)構(gòu)，允許使用新設(shè)計的算法進(jìn)行事后計算運動校正。該算法在kilosort2.5軟件包中實現(xiàn)，根據(jù)峰值數(shù)據(jù)確定隨時間的運動，并通過空間重采樣進(jìn)行校正，如在圖像配準(zhǔn)中。圖|Neuropixels 2.0探頭可實現(xiàn)前所未有的記錄為了驗證這些探針的長期記錄，我們將它們長期植入六個實驗室的21只大鼠和小鼠中。這21個植入物中的20個成功植入了數(shù)周和數(shù)月的神經(jīng)元，并保持了良好的信號質(zhì)量。使用新設(shè)計的植入物固定裝置設(shè)計可以可靠地回收探針。為了測試運動校正算法的性能，研究人員使用已知的探針相對于大腦的強行運動進(jìn)行了記錄。該算法提高了穩(wěn)定神經(jīng)元的產(chǎn)量，并在很大程度上消除了運動對記錄的影響。這種算法的一個版本允許在數(shù)天內(nèi)穩(wěn)定地記錄神經(jīng)元。改進(jìn)的部位密度和排列方式與新創(chuàng)建的數(shù)據(jù)處理方法相結(jié)合，可以對大腦運動進(jìn)行自動事后校正，從而可以記錄來自相同神經(jīng)元的兩個多月。跟蹤神經(jīng)元在2周時間內(nèi)的成功率>90%，在2個月時間內(nèi)的成功率>80%。
圖|使用Neuropixels 2.0探針進(jìn)行的長期記錄可保持> 8周圖|Neuropixels 2.0探頭允許兩倍記錄通道數(shù)量的位置進(jìn)行記錄這項工作演示了一套電生理工具，包括一個微型的高密度探針，可恢復(fù)的慢性植入物固定裝置以及用于自動事后運動校正的算法。這些工具使可以在小動物（例如小鼠）中記錄的位點數(shù)量增加了一個數(shù)量級，并能夠長期穩(wěn)定地從中記錄這些位點。Nicholas A. Steinmetz, et al. Neuropixels 2.0: A miniaturized high-density probe for stable, long-term brain recordings. Science, 2021.DOI：10.1126/science.abf4588https://science.sciencemag.org/content/372/6539/eabf4588
