新的设备使颈神经活动的非侵入式测量

一个多校区的研究小组已经开发了一个新的装置无创性测量颈神经活动在人类身上。一篇文章中描述的设备科学报告潜在的应用,支持更多的个性化治疗脓毒症和心理健康状况如创伤后应激障碍(PTSD)。

”这个新开发的设备我们(第一次)确定颈electroneurographic自主的证据(战斗或逃跑、休息和消化)生物型非常一致的不同挑战的自主或无意识的神经系统,”说,该研究的资深作者Imanuel Lerman加州大学圣地亚哥分校的高通学院,医学院和雅各布斯工程学院,以及VA卓越中心的压力和心理健康。

设备有一个灵活的阵列电极,从较低的前面的上背颈部,让研究人员捕获在不同的神经电活动。其他功能还包括一个集成的实时数据可视化的用户界面,和一个自定义分组算法的人根据他们的神经系统对压力的反应。

一个更安全、微创的方法研究神经系统

过去,更可靠的方法测量颈部神经活动呼吁外科手术植入微电极。

Lerman和加州大学圣地亚哥分校的托德·科尔曼雅各布斯学校和斯坦福大学着手创建一个低风险和侵入性的手段监控这部分的神经系统通过调整现有技术科尔曼了乔纳斯Kurniawan合著者,现在斯坦福大学博士后研究员。新的、灵活的阵列可以穿一天,动作很容易与病人的头部和颈部的动作时间,无痛的监控。

探索人类自主生物型,或组的病人的无意识的神经系统反应类似于压力,研究人员进行了一系列的测试,要研究参与者,握着他们的手在冰水,后跟一个定时的呼吸练习。电极阵列记录颈神经信号,称为颈electroneurography团队,和心率在受试者前后冰水挑战和呼吸练习。

研究人员发现研究参与者分成两个截然不同的生物型组:持续地下降的神经活动和心率增加在两个测试,和那些表现出相反的趋势。设备的独特算法还提供了机会识别特定神经集群的响应差异压力如冰水挑战引发的疼痛和身体症状,包括出汗和增加心率、呼吸与时间相关的挑战。

“结果是令人兴奋的。我们新开发的传感器阵列被发现能够录制自主神经系统的活动,”科尔曼说。“我们惊喜地观察一致的自主反应压力测试的挑战,即。冷加压试验和深呼吸的挑战。需要更多的工作来证明我们的传感器功能在较大的人群。”

朝着个性化医疗的未来

尽管电极阵列无法确定准确的神经在应对压力和痛苦的冷水的挑战,研究人员希望将有一天帮助诊断和治疗条件,包括创伤后应激障碍和败血症。

例如,迷走神经监测体内炎症反应损伤或感染,一种机制,可以成为与创伤后应激障碍中断。勒曼和他的同事们希望有一天他们的新设备可以帮助临床医生在测量病人的治疗创伤后应激障碍,比如深呼吸在正念冥想,通过监测迷走神经的神经活动。Lerman已经是很多研究人员利用之一迷走神经电刺激测试是否刺激这些神经结构可以减少PTSD患者的炎症和疼痛。

在一个相关的应用程序中,数组也可以用来促进安全飞行员操作军用飞机通过检测耀斑提示头晕或恶心的神经活动。

在医院,设备可以帮助国旗患者容易危及生命的条件像脓毒症通过识别人反应强烈物理压力。脓毒症发生在人体的免疫系统过度感染,损害自己的组织。每小时死亡风险增加百分之七。技术,艾滋病检测和标记的高危住院病人将为医生提供提前通知管理抗生素,从而提高病人避免或幸存的脓毒症的机会。

下一步,研究人员计划集成无线阵列与额外的硬件,可佩带的传感器,可以部署在实验室。研究人员目前正在推进一个住院脓毒症临床试验检测。

参考:Bu Y, Kurniawan摩根富林明,J,王子等。一个灵活的胶表面电极阵列能够颈electroneurography期间连续自主压力挑战。Sci代表。2022;12 (1):19467。doi:10.1038 / s41598 - 022 - 21817 - w

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