3、使用多电极阵列对猫视觉皮层二维神经活动模式成像

使用多电极阵列对猫视觉皮层二维神经活动模式成像

1. 研究背景与方法概述

神经系统中，感觉编码、意志、感知、认知和记忆等复杂过程的神经机制分布在大量神经元上，这些神经元又分布于大脑不同功能中心。系统神经科学家推测，这些高级脑功能的表达直接源于并反映在分布式神经元集合的协调时空活动模式中，相关研究正逐步验证这一假设。

目前，系统神经科学家面临的挑战是如何获取大量神经元的响应以研究分布式信息处理，主要有两种方法：
- 直接可视化具有与神经元集合活动模式相关光学特性的神经结构。
- 用多电极记录此类集合中单个成员的活动。

光学成像方法虽能让科学家更好地了解大脑皮层的功能结构，但存在时间分辨率不足的问题，而多电极记录技术可弥补这一缺陷。单微电极记录能以亚毫秒级时间分辨率和单神经元空间分辨率记录单个神经元的响应，为扩展这一能力，电生理学家开发了电极阵列。

1.1 电极阵列类型

• 透明扁平圆盘电极阵列：用于记录分离的兔子和蝾螈视网膜中的神经节细胞活动。
• 可穿透组织的电极阵列：用于记录神经组织深处细胞体的活动，其复杂度各异，从单个“微丝”到复杂的三维硅基系统都有。

这些电极阵列能同时记录麻醉动物和行为动物中大量神经元的多单元和单单元活动，有望让系统神经科学家了解集合响应的时间特征在分布式神经处理中的作用。

2. 实验方法

2.1 动物准备与仪器使用

实验遵循美国国立卫生研究院的动物护理和实验指南。对猫进行诱导麻醉、插管、固定头部，人工通气并维持麻醉。通过开颅手术暴露视觉皮层，使用瘫痪剂，扩张瞳孔