人類頸椎（頸部）是自主神經系統(tǒng)的交匯點，這些神經系統(tǒng)緊密分布，包括迷走神經、交感神經以及副交感神經。頸動脈存在多源神經元信號，頸上神經節(jié)和胸交感神經節(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元結構對周圍器官系統(tǒng)的強大控制，解碼頸部神經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生重大影響。

據麥姆斯咨詢報道，近期，美國加州大學圣地亞哥分校（University of California San Diego）、斯坦福大學（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，可用于實現對頸部神經活動的非侵入式監(jiān)測。相關研究成果已發(fā)表于Scientific Reports期刊。

該項研究中，為了對人類自主神經應激模式進行記錄，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，并將其與一個電極陣列相結合，該電極陣列由定制的生物電位數據采集單元和集成圖形用戶界面（GUI）組成，以實現實時監(jiān)測的數據可視化。該陣列能夠在覆蓋多個神經系統(tǒng)的人類頸部左上前區(qū)域（即迷走神經及其分支、三叉神經分支、交感神經及其分支、舌下神經和舌咽神經以及肌肉和皮膚交感神經）保形定位。

用于頸部神經活動監(jiān)測的非侵入式電極陣列

可自由移動且物理結構粘附性與魯棒性不受影響的電極陣列

初步測試表明，該電極設計可以在頸部神經記錄期間實現高信噪比。為了證明該電極陣列檢測頸部神經活動變化的能力，研究人員采用冷加壓試驗（CPT）和定時呼吸激發(fā)作為自主神經系統(tǒng)的應激源。研究發(fā)現：首先，在冷加壓試驗和定時呼吸激發(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)測頸部神經元活動（尖峰放電）。其次，不同時空條件下，觀測到了顯著的傳感器特異性響應。第三，在冷加壓試驗和定時呼吸激發(fā)期間發(fā)現了一種與頸部神經電圖和心率變化相關的復合生物標志物，它可能代表和/或預測一種保守性自主神經生物型。

頸部神經元放電隨冷加壓試驗啟動而相應增加

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

該項研究的獨特之處在于：在冷加壓試驗和定時呼吸激發(fā)期間，都觀察到了頸部吻側至尾側通道位置特異性放電模式，以及頸部神經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一步提升對健康和疾病狀態(tài)神經系統(tǒng)活動的認知：研究開發(fā)對藥物和/或神經調節(jié)療法反應的生物標志物；對疼痛炎癥反應進行預測；幫助區(qū)分無菌和有菌炎癥。

研究人員稱，未來計劃開發(fā)一種移動式頸部神經電圖監(jiān)測設備，能夠實時反饋人體自主神經系統(tǒng)活動變化，從而對自主神經失調進行監(jiān)測。此外，還需要開展更多工作來驗證頸部神經電圖的穩(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