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斯坦福大学科研团队近日在《细胞》杂志发表突破性研究成果，成功开发出两种超灵敏光学仪器，为揭示大脑活动机制提供了全新视角。这项技术能够检测基因工程蛋白质信号，首次在小鼠实验中清晰呈现神经元脑波的传播轨迹。
“ 我们首次实现了对大脑皮层中脑波传播的广域观察，并能够精确识别特定细胞类型的活动。” 该研究资深作者、斯坦福大学生物学与应用物理学教授马克·J·施尼策尔（Mark J. Schnitzer）表示。
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与传统的电极检测技术不同，新研发的光学仪器采用实时成像技术，可以同时观察多个大脑区域的活动。这项技术源自团队长达十多年的 TEMPO 光学技术研究，由施尼策尔教授与斯坦福大学医学院神经生物学和生物工程教授迈克尔·Z·林（Michael Z. Lin）共同主导。
研究团队运用两种新型 TEMPO 仪器：其一是灵敏度提升十倍的光纤传感器，能够追踪小鼠日常活动中的大脑电活动；其二是可提供 8 毫米宽视野的光学介观镜，能够展示小鼠新皮层大部分区域的神经活动。
通过这项技术，研究人员首次观测到多种新型脑波：,
- 两种相互垂直传播的 β 波，与警觉心理活动相关
- 双向传播的 θ 波，与记忆处理相关，打破了此前认为 θ 波仅单向传播的认知
“ 我们发现大脑可能存在一个内部时钟来同步神经活动，但这些传播的波可能在大范围内主动重组神经回路，而不仅仅是局部连接。” 合著者、施尼策尔实验室工程主任拉多斯瓦夫·赫拉普凯维奇（Radosław Chrapkiewicz）解释道。
这一发现不仅为理解帕金森病、阿尔茨海默病、癫痫和精神分裂症等神经退行性疾病提供了新思路，还可能为人工智能发展带来重要启示。研究人员推测，θ 波的双向传播机制可能与人工智能模型的学习机制存在相似之处。
“ 这项技术为神经科学研究开辟了新的可能性，我们才刚刚开始触及表面。” 研究主要作者、科学家西蒙·哈齐扎（Simon Haziza）表示。
随着进一步研究的深入，这项技术有望在神经科学和人工智能领域产生深远影响，为人类理解大脑工作机制和开发新型人工智能模型提供重要支持。
[信息来源：斯坦福大学]
[期刊参考：哈齐扎，S. 等。（2025）在行为哺乳动物的多个神经元类别中成像高频电压动态。《细胞》。doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.028]
