Nature Communications | 一种用于神经病变靶向感觉恢复的可穿戴无创神经假体

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周围神经病变（PN）是糖尿病最常见的并发症，会导致感觉丧失和相关的健康问题，如疼痛和跌倒风险增加。然而，目前的治疗方法并不能抵消感觉丧失，而只能部分控制其后果。神经电刺激有望恢复感觉，但其对 PN 受损神经的疗效和益处尚不清楚。12月30日，苏黎世联邦理工学院Stanisa Raspopovic团队提出了一种用于神经病变靶向感觉恢复的可穿戴无创神经假体。该研究以”Wearable non-invasive neuroprosthesis for targeted sensory restoration in neuropathy“为题发表在Nature Communications。

糖尿病是一种慢性疾病，影响着全世界 4.22 亿人。它可能是由遗传或环境因素引起的，并且与肥胖和低体力活动有关。糖尿病及其并发症对医疗保健系统产生重大经济压力，目前全球估计为7600亿美元，预计到 2030 年将增加到 8250 亿美元。糖尿病周围神经病变是一种神经退行性疾病，是糖尿病最普遍的并发症，影响多达 50% 的患者一生。

研究者们设计了一种可穿戴的感觉神经假体（NeuroStep），能够对未受损的神经部分提供有针对性的神经刺激，并在14 名PN 参与者中评估了其功能。尽管病变神经不如健康的神经敏感，但该系统通过特意校准的神经刺激部分恢复了所有参与者失去的感觉。

参与者改善了节奏和功能步态，并报告了一天后神经性疼痛减轻。恢复的感觉激活了类似于自然位置的足部感觉的皮质模式。NeuroStep可恢复PN参与者的实时直觉，具有增强功能和健康结果的潜力，同时推进有效的无创神经调控。

图1 NeuronStep系统概述及测试

NeuroStep是一种可穿戴神经假体，用于对PN 患者受损的神经进行闭环神经刺激。图1-A (1)中，力感应鞋垫检测地面压力信息并进行蓝牙发送；（2）系统控制器接收来自鞋垫的数据，并选择不同的电极，调制特定的刺激模式；（3）用映射到不同鞋垫传感器的不同电极刺激袜子。在步态过程中，当不同的传感器被激活时，映射的袜子通道会受到刺激，参与者会感知到特定区域的感觉。图1-B 电极套阵列设计。足部和脚踝关键区域的人体测量以及电极的最终数量和位置的阵列设计规范。图1-C NeuroStep 校准。1：用刷子、轻触和 10 g 单丝进行定量感觉测试，以评估 PN 参与者的感觉丧失。2：校准电刺激范式，并个性化适当的活动部位以实现有针对性的感觉恢复。NeuroStep 针对三种下肢神经：腓神经、胫后神经（足底内侧、足底外侧和跟骨内侧支）和腓神经。3：使用软件应用程序进行校准，以记录用户反馈并选择下一个刺激范式。