2026年9月4日发表于Microsystems & Nanoengineering的研究同时推进了植入式TMR磁探针的灵敏度与方向信息。差分模式在1 kHz达到68 pT/√Hz的检测限，同一器件单端模式为107 pT/√Hz。在未做磁屏蔽的实验室中，50 Hz电源峰从18.961降至0.433 nT/√Hz，约为98%共模抑制。植入大鼠海马CA1后，探针记录到与动作电位相关的磁性spike样瞬变和极性反转，其符号与局部神经电流在传感器敏感轴上的不同投影一致。
前后变化
| 指标 | 先前基线 | 新结果 |
|---|---|---|
| 2024 TMR 1 kHz LOD | ~300 pT/√Hz | 68 pT/√Hz |
| 2026同一器件单端 | 107 pT/√Hz | 68 pT/√Hz差分 |
| 50 Hz干扰 | 18.961 nT/√Hz | 0.433 nT/√Hz |
| 测量-参考间距 | 28 μm / 2.5 mm | 5 mm |
此前GMR磁探针已经实现体内神经磁信号记录，2025年的工作还报告了大鼠单神经元动作电位的磁信号。TMR在2024年约为300 pT/√Hz，2026年的LFP实现约为140 pT/√Hz。因此正确结论是TMR系统的实质进步，而不是神经磁记录的首次实现。
为什么磁测量不同
离子电流产生电势，也产生具有方向的磁场。磁传感器对敏感轴上的投影有符号响应，电流方向改变可导致测量极性反转，因此可能提供电生理局部电压不以相同形式携带的方向信息。
工程架构
MEMS探针采用厚度200 μm的硅杆。每个传感单元由12个约15 × 45 μm的MTJ串联。测量和参考单元的TMR比分别为121%和119%，线性灵敏度为12.30%/mT和12.96%/mT。环境磁噪声对两路近似共模，而局部神经磁场随距离快速减弱，所以差分可抑制共模噪声。独立Wheatstone bridge和可调增益补偿制造偏差。
参考单元距离28 μm时仍看到大量目标近场，差分会连有用信号一起消除，SNR增益最低**−8.68 dB**。在5 mm时，最大改善达到**+4.19 dB**。50 Hz抑制可写为 eta50 = (1 - A_diff/A_single) × 100%，用0.433和18.961计算约为97.7%。
CA1体内记录
探针植入雄性Sprague-Dawley大鼠CA1。信号校准为磁场单位后进行300–3000 Hz带通滤波，以背景RMS的3倍作为候选spike阈值。聚类出现相反极性的波形组，符合局部电流在传感器轴上不同方向投影的解释。
关键限制是12 MTJ具有有限感受面积，可整合局部同步multi-unit活动。因此支持的是与动作电位相关的局部磁记录，而不是每个磁spike必然来自一个独立神经元。
生物相容性与限制
器件采用SiO2/Si3N4各200 nm双层钝化。细胞实验和7天组织学结果积极，但不能证明慢性稳定性。硅的刚度、微运动、异物反应、封装、长期漂移、多通道扩展和独立重复仍是问题。
新的技术状态
真正的delta是68 pT/√Hz、强共模抑制、CA1体内记录与方向性极性信息的组合。尚未证明慢性植入、人体、大规模多通道阵列、每个spike的单神经元隔离或独立重复。
证据状态
同行评审 · 大鼠体内实验 · 论文和补充材料包含评价数据 · 尚未发现该2026差分TMR实现的独立重复。