本发明公开了一种高时空分辨率的神经芯片测量装置。神经芯片测量装置包括用于对神经细胞产生光刺激的光学系统、用于对神经芯片的微电极所采集到的电信号进行处理的电路系统；所述光学系统产生的紫外光斑呈阵列式分布，且紫外光斑的排列方式和神经芯片上的微电极的排列方式相同，紫外光斑一一对应地照射到神经芯片的微电极上。利用本发明装置可刺激神经芯片上神经细胞网络特定的单个细胞或多个细胞，并同时记录这些细胞的胞外电位；此外，本发明装置可以对定向生长于这种检测装置上的神经细胞网络实施多位点多模式可精确控制的光刺激。