在伦敦一家神经外科医院的手术室里，一名正常压力性脑积水患者正在接受脑脊液分流手术。获得患者同意后，医生在既定手术过程中短暂放入一根只有约1厘米长、比头发丝还细的硅探针。研究人员播放不同的词组，屏幕上一束束电信号随之起伏——他们正在尝试倾听活体人脑中多个神经元的实时活动。

这不是科幻电影里的“读心术”。它记录的不是完整想法，而是神经元发放动作电位的时间和波形。过去研究者常常只能听到几个、几十个神经元，如今一根细针便能同时捕捉数百个细胞的声音。

2026年11月2日，《Nature》科学记者Diana Kwon在技术特写中聚焦这一工具——Neuropixels。它不是一项新药，也不是一项独立的临床疗效试验，而是一场正在改变神经科学观察尺度的仪器革命。

人脑有数百亿个神经元。一次记忆、一项选择，通常不是某个细胞单独“想出来”的，而是许多细胞跨脑区协同活动的结果。要理解这种合作，只记录一两个神经元，就像想靠路口的一只麦克风听清整座城市的交谈。

传统电极能够精确捕捉动作电位，却常受记录通道和覆盖范围限制；放在脑表面的皮层脑电图能看较大范围，却主要反映细胞群体活动。钙成像能够同时观察许多细胞，但信号通常比电活动慢，还常依赖遗传编码指示器，在人类研究中受到限制。

Neuropixels试图把两种需求合在一起：既能分辨接近单神经元尺度的电活动，又能沿着细长探针在不同深度、甚至跨越多个脑区密集采样。换句话说，它让研究者开始同时听见“谁在说话”和“彼此何时接话”。

这项技术的起点并不在手术室。2008年，霍华德·休斯医学研究所珍利亚研究园区（HHMI Janelia）的工程师Tim Harris开始寻找神经科学最缺的工具。他与比利时微电子研究中心imec的Barun Dutta及团队合作，把半导体芯片制造思路带进了电生理。

2017年问世的Neuropixels 1.0，在约1厘米长的硅探针上排布了960个电极位点，其中384个通道能够同时读取信号。探针底部的小芯片负责放大、筛选和数字化，再把数据传出。最初的验证中，两根探针就能在清醒小鼠的5个脑结构中同时记录700多个分离良好的神经元。

这里有个容易误读的细节：960是物理电极位点，不等于同一瞬间记录960个神经元；“通道数”也不等于最后分离出的神经元数。真正的技术突破，是高密度采样、电子集成与神经信号分离能力一起上了台阶。

2021年的Neuropixels 2.0进一步缩小体积，并推出四针脚、合计5120个电极位点的版本，更适合稳定的长期记录。到2026年，Neuropixels Opto甚至把光遗传刺激集成进探针：同一装置既能“听”神经元放电，也能用光在动物实验中激活或抑制特定细胞。观察与干预开始在同一个坐标系里汇合。

Neuropixels技术迭代

记录数量增加，改变的不是简单的统计样本量，而是科学问题本身。过去我们可能问“视觉皮层有没有参与决策”；现在可以继续追问：视觉信息出现后，哪些细胞先响应？信号怎样传到运动相关区域？奖励到来时，哪些神经元群体同时改变活动？

2025年，国际脑实验室（International Brain Laboratory）组织欧美12个实验室，用699次Neuropixels探针记录，汇集139只小鼠、279个脑区的621733个神经活动记录单元。它们是在不同动物和实验场次中累积的，并非一次在一只小鼠身上记录了62万个细胞。

这项跨实验室工作揭示，视觉、动作、选择和奖励的相关活动并不总老老实实待在少数“指定脑区”，而是分布在广泛网络中。研究者还可以分析“神经流形”——大量神经元共同活动时呈现的低维规律。工具越能同时记录，脑功能就越难被画成一张“一块脑区负责一件事”的简单分工表。

Neuropixels已被约1700个实验室用于二十多种动物。为适应非人灵长类的脑结构，研究人员还设计了更长、更坚固的型号；有研究者表示，以前在灵长类动物中一天能记录二十多个神经元就算顺利，如今常可记录百个以上。

《Nature》报道的伦敦手术室场景意味着这套工具正在跨入活体人脑研究：在患者本就需要接受的神经外科手术中，短暂获得以往难以取得的细胞尺度电信号。研究者有机会观察语言刺激等任务引起的快速神经反应，这与隔着头皮推测脑活动很不一样。

但两件事不能混为一谈。首先，出现随词语变化的电活动，不等于已经解码了患者的语义或想法；其次，术中短时研究性记录，也不等于Neuropixels已经成为可长期植入的临床脑机接口，更不代表它本身能够治疗脑积水、癫痫或瘫痪。

探针进入脑组织有侵入性，组织运动和电极漂移可能影响长期稳定性；同时记录的波形需要通过“尖峰分选”算法，才能判定哪些放电来自同一神经元。但由于数据量巨大，并不能保证每个单元都被准确识别。

此外，单根探针只能采样沿途的局部组织；只知道细胞何时放电，但不知道它属于哪一种分子类型、连接到哪里。Neuropixels Opto的意义，正是尝试把高密度观察与特定细胞操控结合起来，让“相关”逐步走向更有说服力的“因果”。

这场变革使得神经科学终于拥有一支足够密集、足够快的“乐队录音笔”。当我们不再只听独奏，而能同时听见数百个声部，关于感觉、记忆和决策的许多老问题，才有机会被重新提出、重新回答。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/d41586-026-03511-3