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周围神经病变（PN）是糖尿病最常见的并发症，导致感觉丧失及相关健康问题，如疼痛和跌倒风险增加。然而，现有治疗方法仅能部分控制其后果，无法恢复感觉。对此，苏黎世联邦理工学院的研究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，能够对未受损的神经部分提供有针对性的神经刺激。相关成果已发表在《Nature Communication》上。

 

1、研究背景

 

周围神经病变是一种缓慢进展的神经退行性疾病，首先影响长的感觉轴突，导致感觉丧失和疼痛，随后影响自主神经和大直径运动轴突。周围神经病变可能导致严重健康后果，如足部溃疡和神经性疼痛，常导致抑郁、焦虑和睡眠障碍，降低生活质量。尽管如此，治疗选择有限，现有药物主要针对已形成的溃疡，而非病因机制，无法改善步态和平衡问题。恢复感觉反馈有潜力打破这一恶性循环，带来健康和功能上的益处。然而，在非截肢周围神经病变患者中，感觉反馈恢复的研究有限。现有方法如振动反馈和电刺激存在局限性，难以在功能任务中整合新信息。本研究旨在开发一种用于神经病变靶向感觉恢复的可穿戴无创神经假体，通过浅表刺激获得脚部的躯体感觉。

 

2、研究概述

 

研究人员设计了一种可穿戴的感觉神经假体（NeuroStep），通过在踝关节水平提供针对性的神经刺激来恢复丧失的感觉。在一项可行性研究中，他们对14名周围神经病变受试者进行了测试，评估其在实时任务中的功能结果和疼痛，以及与引发感觉相关的皮层激活。研究人员通过在踝关节水平刺激受损神经，使用专门设计的神经假体袜在足部不同位置提供体感投射场。他们通过心理测量客观评估周围神经病变受损神经对注入电荷的感知阈值和刺激敏感性，并将其与健康受试者的测量结果进行比较。随后，他们测试了该神经假体在动态恢复丧失的足部感觉和改善与日常生活活动相关的功能任务中的移动能力。为了理解这些人工恢复的感觉在大脑中的处理方式，特别是在初级体感皮层（S1）中的处理，研究人员使用了功能性磁共振成像（fMRI）。他们探讨了通过在近端神经水平进行神经刺激恢复的体感感觉，是否激活了与直接刺激足部时相同的S1区域。最后，他们还评估了使用NeuroStep系统一天后报告的神经性疼痛。

 

图1. NeuroStep系统

（图片来自原文）

研究发现，该系统通过专门校准的神经刺激，在所有受试者中部分恢复了丧失的感觉，尽管周围神经病变神经的敏感性低于健康神经（N=22）。受试者的步伐和功能性步态得到改善，并在一天后报告神经性疼痛减轻。恢复的感觉激活了类似于自然足部感觉的皮层模式。NeuroStep在周围神经病变受试者中恢复了实时直观的感觉，有潜力提升功能和健康结果，同时推进有效的非侵入性神经调节。

 

图2.  周围神经病变受试者的感觉恢复步骤

（图片来自原文）

 

3、研究意义

 

本研究中，研究人员设计并验证了一种名为NeuroStep的可穿戴非侵入性感觉神经假体，旨在解决周围神经病变患者的感觉丧失问题。通过专门开发的神经刺激技术，证明了在周围神经病变患者中恢复丧失的足部感觉的可行性。研究结果显示，使用这种体感神经假体可以改善PN患者的步态功能，并降低跌倒风险。尽管非侵入性电刺激尚未能完全恢复自然触觉，但其在安全性、成本和避免手术并发症方面具有优势。此外，该技术的直观性和潜在的健康益处为其在周围神经病变患者中的应用提供了广阔前景。

 

参考文献：

 

Gozzi N, Chee L, Odermatt I, et al. Wearable non-invasive neuroprosthesis for targeted sensory restoration in neuropathy[J]. Nature Communication, 2024, 15:10840.

来源：BME康复工程分会

关键词： 可穿戴非侵入性神经假体