人類頸椎（頸部）是自主神經(jīng)系統(tǒng)的交匯點(diǎn)，這些神經(jīng)系統(tǒng)緊密分布，包括迷走神經(jīng)、交感神經(jīng)以及副交感神經(jīng)。頸動脈存在多源神經(jīng)元信號，頸上神經(jīng)節(jié)和胸交感神經(jīng)節(jié)直接傳輸至皮膚、視覺、循環(huán)、呼吸和消化系統(tǒng)。鑒于頸部淺表的自主神經(jīng)元結(jié)構(gòu)對周圍器官系統(tǒng)的強(qiáng)大控制，解碼頸部神經(jīng)信號以了解它們在人類健康和疾病中所扮演的角色，將對多種疾病診療產(chǎn)生重大影響。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California San Diego）、斯坦福大學(xué)（Stanford University）、圣地亞哥壓力和心理健康中心（Center for Stress and Mental Health）的研究人員提出一種靈活、表面粘附電極陣列，可用于實(shí)現(xiàn)對頸部神經(jīng)活動的非侵入式監(jiān)測。相關(guān)研究成果已發(fā)表于Scientific Reports期刊。

該項(xiàng)研究中，為了對人類自主神經(jīng)應(yīng)激模式進(jìn)行記錄，研究人員開發(fā)了一種非侵入式、表面粘附電極陣列。通過采用氯化銀作為電極材料，并將其與一個(gè)電極陣列相結(jié)合，該電極陣列由定制的生物電位數(shù)據(jù)采集單元和集成圖形用戶界面（GUI）組成，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測的數(shù)據(jù)可視化。該陣列能夠在覆蓋多個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)的人類頸部左上前區(qū)域（即迷走神經(jīng)及其分支、三叉神經(jīng)分支、交感神經(jīng)及其分支、舌下神經(jīng)和舌咽神經(jīng)以及肌肉和皮膚交感神經(jīng)）保形定位。

用于頸部神經(jīng)活動監(jiān)測的非侵入式電極陣列

可自由移動且物理結(jié)構(gòu)粘附性與魯棒性不受影響的電極陣列

初步測試表明，該電極設(shè)計(jì)可以在頸部神經(jīng)記錄期間實(shí)現(xiàn)高信噪比。為了證明該電極陣列檢測頸部神經(jīng)活動變化的能力，研究人員采用冷加壓試驗(yàn)（CPT）和定時(shí)呼吸激發(fā)作為自主神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)激源。研究發(fā)現(xiàn)：首先，在冷加壓試驗(yàn)和定時(shí)呼吸激發(fā)期間，該柔性、表面粘附電極陣列被證明能夠非侵入式地監(jiān)測頸部神經(jīng)元活動（尖峰放電）。其次，不同時(shí)空條件下，觀測到了顯著的傳感器特異性響應(yīng)。第三，在冷加壓試驗(yàn)和定時(shí)呼吸激發(fā)期間發(fā)現(xiàn)了一種與頸部神經(jīng)電圖和心率變化相關(guān)的復(fù)合生物標(biāo)志物，它可能代表和/或預(yù)測一種保守性自主神經(jīng)生物型。

頸部神經(jīng)元放電隨冷加壓試驗(yàn)啟動而相應(yīng)增加

呼吸激發(fā)期間冷壓測試增加器（CPTi）和冷壓測試降低器（CPTd）之間的神經(jīng)元放電對比

該項(xiàng)研究的獨(dú)特之處在于：在冷加壓試驗(yàn)和定時(shí)呼吸激發(fā)期間，都觀察到了頸部吻側(cè)至尾側(cè)通道位置特異性放電模式，以及頸部神經(jīng)電圖的交叉放電生物特異性變化。未來，還可以通過以下幾種方式幫助人們進(jìn)一步提升對健康和疾病狀態(tài)神經(jīng)系統(tǒng)活動的認(rèn)知：研究開發(fā)對藥物和/或神經(jīng)調(diào)節(jié)療法反應(yīng)的生物標(biāo)志物；對疼痛炎癥反應(yīng)進(jìn)行預(yù)測；幫助區(qū)分無菌和有菌炎癥。

研究人員稱，未來計(jì)劃開發(fā)一種移動式頸部神經(jīng)電圖監(jiān)測設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)反饋人體自主神經(jīng)系統(tǒng)活動變化，從而對自主神經(jīng)失調(diào)進(jìn)行監(jiān)測。此外，還需要開展更多工作來驗(yàn)證頸部神經(jīng)電圖的穩(wěn)定性，以及在健康人群和患病人群中獲得衍生生物型的能力。

審核編輯：郭婷