在【脑科学研究攻略】这个专栏里，特邀的作者会把他们总结出来的一些研究思路分享给大家，这些研究思路可供大家学习和借鉴，并且欢迎大家留言一起交流。

大脑不同脑区协同工作会产生一个行为。科学家一直致力于对同一个大脑进行多脑区的神经元活动性记录，以便进一步了解大脑编码行为的功能。在很长一段时间里，由于受到记录技术瓶颈的限制，很难同时对多个脑区进行记录。无论是在体电生理记录还是钙成像记录，在以往的研究中，仅仅依靠记录探针或者电极的罗列，最多只能对 2 - 3 个脑区进行同时记录。如果涉及到更多的脑区，甚至是数量级上的改变，就需要在传统记录技术的硬件方面取得突破。

近几年更新了一些新技术，下面给大家介绍一下：有高密度多通道电生理记录技术，还有大范围双光子钙成像技术，以及高通量多通道光纤记录技术。这些方法都为多脑区神经元记录提供了强有力的技术支撑。

图源：

高密度多通道电生理记录

多通道在体电生理技术是一个经久耐用的技术，可在行为任务下大量记录某一脑区单个神经元的放电信号。2017 年发明了探针，这使得在体电生理技术向前迈出了很大一步。

探针在很窄的电极上提供了大概 1000 个记录位点，能够在脑区的不同深度同时进行记录。我们不再只是研究一个或几个大脑区域里的少量神经元的活动。而是现在可以同时研究与行为相关的大部分神经元种群，以此来揭示行为基础的神经环路以及系统的动态变化。

前脑神经元可能偏向任一侧。

这些结果显示了在小鼠大脑中用于编码行为相关变量的神经元分布所遵循的组织原理。

大视野双光子钙成像

严格意义上讲，头部固定的在体双光子钙成像技术无法记录任意多脑区的单个神经元响应信号。然而，因为能够在脑部打开一个视野较大的成像窗口，所以双光子成像更适宜对皮层进行大范围成像（在未耦合 Grin Lens 透镜的情形下），也就是说可以记录相邻位置的不同皮层以及不同深度的情况。

2019 年 12 月，艾伦脑研究中心的主席和首席科学家 Koch 带领 70 余名科研工作者。他们利用双光子显微镜，在包含 12 种转基因的 243 只小鼠中进行记录。记录到了不同类型的神经元 6 万余个。他们这样做是为了了解大脑如何处理感官信息以指导行为。研究人员依据多种刺激的可靠性对神经元进行分类，并且使用视觉反应模型来验证该分类功能。

2019 年 6 月，加州大学圣地亚哥分校的团队运用双光子成像技术。对小鼠不同区域皮层的锥体神经元进行记录。他们观察小鼠在决策时，是更多依赖经验还是价值。在记录了 4.5 万个不同皮层的神经元之后。研究发现后压皮层（RSC）通过持续性放电来编码价值信息。

高密度多通道光纤记录

双光子钙成像和多通道在体电生理与光纤记录技术不同。光纤记录技术没有细胞分辨率，不过它的优点在于实验技术比较简单，成本也较低，并且能够用于不同区域脑区的筛选。

2016 年，光遗传学鼻祖 Karl 的研究小组在某刊物上发表的文章，将光纤在一个大脑的记录位点最多扩展到了 7 个。2019 年，该课题组在另一刊物上发表文章，突破了光纤记录接头的硬件技术瓶颈。

研究人员借助阵列光纤接口，最多能在一只小鼠身上同时对 48 个不同位点进行记录。在小鼠进行某一行为期间，研究人员便可同步记录不同脑区的群体神经元的活动性。

每一个行为的背后都由多个行为子单元构成。我们难以单独把一个不可分割的最小行为元素剥离出来。越来越多的研究证实，每一个行为背后是由多脑区中不同类型的神经元协同放电而编码形成的。

多脑区神经元活动具有相关性且会协同放电，对其的研究有助于深入探究神经网络的工作原理。多脑区神经元的活动性记录，一方面有助于观察在学习或疾病进程中多脑区神经网络协同功能的变化机制，另一方面更有助于绘制大脑神经网络的功能性图谱。

参考文献：

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N. A.、Koch、C.、K. D.以及 M. 参与了 - 的研究，并在《Curr. Opin. 》上发表了相关成果，该成果发表于 2018 年，期刊卷期为 50 期，页码为 92 - 100 页。

S. E. J. 等人（de）的一项研究，发表于《自然》杂志，刊号为 23，时间是 2020 年，内容涵盖 138 至 151 页。

Sych、Y 等人，M 等人，L.T.以及 F 等人进行了关于某方面的高研究。该研究成果发表在《Nat.》期刊上，时间是 2019 年，其内容涵盖 553 至 560 相关内容。

R、B、Z 和 N 对某区域及某方面进行了研究。该研究成果发表于 2019 年的《Cell》杂志，期号为 1 - 15 期。其 DOI 为 10.1016/j.cell.2019.04.027。

Kim、C.K.等人对某事物进行了快速研究，研究结果发表在《自然》杂志上，该期杂志为 2016 年第 13 期，页码为 325 - 328 页。

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