脑机接口、注意力研究、记忆探索—这些热门领域都离不开一个关键的脑电信号：高伽马频带活动。频率范围在70到300赫兹之间的高伽马信号被广泛用于研究感觉处理、运动控制、认知功能乃至脑机接口；然而，这个看似“标配”的神经指标，其生物物理来源究竟是什么，科学界争论了多年。日前，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Active dissociation of intracortical spiking and high gamma activity”的研究报告中，来自美国西北大学医学院等机构的科学家们通过研究给出了一个颠覆性的答案，并提醒学界：过去许多基于高伽马信号的研究可能需要重新解读。

主流观点认为，高伽马活动主要来自电极附近局部神经元的动作电位总和，也就是那些单个神经元发出的“全或无”的放电信号；另一种假说则指出，它实际上来源于突触后电位的总和，即突触前神经元释放神经递质后在突触后神经元上引发的较小电位变化。两种假说看似细微差异，却直接决定了研究者对高伽马信号空间范围的理解：如果它是局部动作电位的总和，那么离电极最近的神经元应当贡献最大；如果它是突触后电位的总和，则可能反映更广泛区域的同步活动。

高伽马活动产生的潜在来源示意图及任务流程图

为了区分这两种可能，研究人员设计了一个巧妙的脑机接口实验，他们训练恒河猴通过意念控制屏幕上的光标移动，并将同一个电极上记录到的局部动作电位和高伽马信号分别映射到光标移动的两个垂直方向上。换句话说，动物可以独立调节这两个信号的大小来改变光标轨迹。结果令人意外：猴子仅用几分钟训练，就能成功地将同一电极上的局部动作电位与高伽马活动分离开来；如果高伽马仅仅来自局部动作电位的简单加和，这种分离几乎不可能实现—因为两者应该是锁死的。

这一结果强烈提示，高伽马活动并非由电极附近的局部动作电位直接产生，进一步的神经信号分析发现，高伽马活动实际上与分布在皮层数毫米范围内、广泛分散的神经元群体的协同放电密切相关。那些对这种协同放电贡献越大的动作电位，对动作电位触发的高伽马信号贡献也越大，并且其发放时间更早。这些证据共同指向一个结论：高伽马活动主要来源于广泛分布的神经元同步放电所触发的突触后电位总和，而非局部动作电位的简单叠加。

研究者指出，这一发现解释了为什么高伽马信号比单个动作电位更加稳定，因为它代表了许多神经元突触后电位的总和。更重要的是，该结果对大量基于高伽马信号的基础神经科学研究提出了重新审视的必要：高伽马信号所反映的神经活动范围，可能远比此前认为的要广阔。

过去的许多研究将其解读为局部神经元群落的兴奋性变化，现在看来可能过于简化了，这项研究不仅厘清了一个基础性的神经电生理问题，也为脑机接口等应用领域提供了更精确的信号解读依据，在探索大脑奥秘的道路上，弄清楚每一个信号“从哪来”始终是最重要的第一步。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Lei, T., Scheid, M.R., Flint, R.D. et al. Active dissociation of intracortical spiking and high gamma activity. Nature (2026). doi：10.1038/s41586-026-10331-y.