目前我們?cè)趩蝹€(gè)神經(jīng)元及其網(wǎng)絡(luò)層面對(duì)人類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)的組織和運(yùn)作的理解存在巨大差距。本研究使用Blackrock Microsystems（Blackrock Neurotech)NeuroPort神經(jīng)元信號(hào)記錄系統(tǒng)結(jié)合猶他電極，對(duì)人類(lèi)皮層進(jìn)行急性多通道單細(xì)胞記錄的方法。對(duì)13例左腦腫瘤患者進(jìn)行皮層急性記錄，發(fā)現(xiàn)低密度電極單細(xì)胞記錄更優(yōu)。在頂葉聯(lián)合皮層記錄到振蕩傳播，且神經(jīng)元對(duì)非符號(hào)和符號(hào)數(shù)字有調(diào)諧性，為研究人類(lèi)高級(jí)認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制提供了新方法。手術(shù)中可通過(guò)氣動(dòng)植入猶他電極至左腦皮層，術(shù)后組織學(xué)分析顯示電極軌跡可深入皮層深層，部分電極周?chē)嬖谖⑿〕鲅磾U(kuò)散，證實(shí)該技術(shù)在人體應(yīng)用的安全性與可行性。

圖1.術(shù)中MEA植入。

低密度（800μm間距）微電極陣列在記錄單細(xì)胞尖峰活動(dòng)的通道比例（78%）顯著高于高密度（400μm間距）陣列（2%），且信噪比穩(wěn)定，表明電極間距增大可提升單細(xì)胞分辨率記錄質(zhì)量。

圖2.不同密度的多邊環(huán)境協(xié)定記錄的細(xì)胞外神經(jīng)元信號(hào)。

通過(guò)主成分分析可從低密度微電極陣列記錄中分離出單細(xì)胞神經(jīng)元，其波形聚類(lèi)純凈、放電率穩(wěn)定，且低密度陣列單細(xì)胞分離成功率（62%通道）顯著高于高密度陣列（2%）。

圖3.從術(shù)中微電極記錄中分離單個(gè)神經(jīng)元。

人類(lèi)頂葉聯(lián)合皮層在視覺(jué)刺激后出現(xiàn)振蕩活動(dòng)的傳播波，θ波段（6–9 Hz）和β波段（15–35 Hz）的傳播方向具有頻段特異性，且隨頻率升高傳播速度加快（θ波段平均0.57 m/s，β波段平均2.40 m/s），相位梯度擬合平面模型的擬合度較高。

圖4.跨多邊環(huán)境協(xié)定的振蕩活動(dòng)傳播。

患者在術(shù)中執(zhí)行數(shù)字匹配任務(wù)時(shí)，非符號(hào)（點(diǎn)數(shù)）和符號(hào)（阿拉伯?dāng)?shù)字）數(shù)字的行為表現(xiàn)與術(shù)前訓(xùn)練相近，錯(cuò)誤率隨數(shù)字增大而增加，且非符號(hào)試驗(yàn)錯(cuò)誤更多，體現(xiàn)人類(lèi)數(shù)值認(rèn)知中距離效應(yīng)和大小效應(yīng)的行為特征。

人類(lèi)頂葉皮層單細(xì)胞對(duì)非符號(hào)數(shù)字（點(diǎn)數(shù)）呈現(xiàn)分級(jí)響應(yīng)（如對(duì)7-8個(gè)點(diǎn)放電率最高），對(duì)符號(hào)數(shù)字（阿拉伯?dāng)?shù)字）響應(yīng)更具類(lèi)別性，且相鄰電極的多單元活動(dòng)也表現(xiàn)出數(shù)字調(diào)諧特性，揭示人腦對(duì)不同形式數(shù)字的神經(jīng)元編碼機(jī)制。

頂葉皮層LFP的γ波段（45–100 Hz）功率隨非符號(hào)數(shù)字增大而單調(diào)增加，β波段活動(dòng)空間分布更均勻，且傳播波速度與數(shù)字大小相關(guān)（大數(shù)字傳播更快），表明不同頻率振蕩活動(dòng)參與數(shù)字信息的網(wǎng)絡(luò)編碼。

本研究對(duì)13例左腦腫瘤患者植入高密度（96通道）和低密度（25通道）猶他電極，發(fā)現(xiàn)低密度電極單細(xì)胞記錄質(zhì)量更優(yōu)，可穩(wěn)定分離單細(xì)胞神經(jīng)元活動(dòng)。在頂葉聯(lián)合皮層記錄到θ和β波段振蕩，且神經(jīng)元對(duì)非符號(hào)（點(diǎn)數(shù)）和符號(hào)（阿拉伯?dāng)?shù)字）數(shù)字存在調(diào)諧特性，γ波段功率與非符號(hào)數(shù)字大小正相關(guān)，證實(shí)該技術(shù)可用于解析高級(jí)認(rèn)知的神經(jīng)機(jī)制，為腦功能研究提供新工具。