一种用来测量神经活动，治疗败血症和创伤后应激障碍的新设备

　　一个多校区的研究团队开发了一种新型设备，可以无创地测量人类颈神经活动。《科学报告》(Scientific Reports)上的一篇文章描述了这种设备，它有可能用于支持败血症和创伤后应激障碍等精神健康疾病的更个性化治疗。

　　

一个多校区的研究团队开发了一种新型设备，可以无创地测量人类颈神经活动。《科学报告》(Scientific Reports)上的一篇文章描述了这种设备，它有可能用于支持败血症和创伤后应激障碍(PTSD)等精神健康疾病的更个性化治疗。

“通过这个新开发的设备，我们(第一次)发现了自主(战斗或逃跑vs休息和消化)生物类型的颈部神经电图证据，在自主或非自主神经系统面临的不同挑战中显著一致，”该研究的高级作者Imanuel Lerman说，他来自加州大学圣地亚哥分校的高通研究所、医学院、雅各布工程学院以及VA压力和精神健康卓越中心。

该设备的特点是一个灵活的电极阵列，从颈前下部延伸到颈后上部，允许研究人员捕捉不同神经的电活动。其他功能还包括实时可视化数据的集成用户界面，以及根据人们的神经系统对压力的反应对他们进行分组的定制算法。

在过去，测量颈部神经活动的更可靠的方法需要通过手术植入微电极。

来自加州大学圣地亚哥分校雅各布斯学院和斯坦福大学的勒曼和托德·科尔曼(Todd Coleman)着手开发一种风险更小、侵入性更低的监测神经系统这部分的方法，他们采用的是科尔曼与合作者、现斯坦福大学博士后研究员乔纳斯·库尼亚万(Jonas Kurniawan)共同开发的现有技术。这种新型的灵活阵列可以佩戴一天，并且可以随着患者头部和颈部的运动轻松移动，进行更长时间的无痛监测。

为了探索人类自主生物类型，也就是不自主神经系统对压力反应相似的患者群体，研究人员进行了一系列测试，要求研究参与者把手放在冰水中，然后进行定时呼吸练习。电极阵列记录了受试者在冰水挑战前后和呼吸练习期间的颈神经信号(被团队称为颈神经电图)和心率。

研究人员发现，研究参与者始终被分为两种截然不同的生物类型组:一种是在两次测试中神经放电和心率都增加的组，另一种是表现出相反趋势的组。该设备的独特算法还提供了一个机会，可以识别特定神经簇对压力源的反应差异，如冰水挑战引起的疼痛，以及与定时呼吸挑战相关的身体症状，包括出汗和心率加快。

“研究结果令人兴奋。我们新开发的传感器阵列被发现能够记录自主神经系统活动，”Coleman说。“我们惊喜地观察到，在压力测试挑战中，即冷加压测试和深呼吸挑战，自主反应一致。我们还需要做更多的工作，以在更大的人群中展示我们的传感器能力。”

尽管电极阵列不能准确识别在冷水挑战的压力和疼痛下产生反应的神经，但研究人员希望有一天它能帮助诊断和治疗包括创伤后应激障碍和败血症在内的疾病。例如，迷走神经会在身体受伤或感染时引发炎症，而创伤后应激障碍会破坏这一机制。勒曼和他的同事们希望他们的新设备有一天能帮助临床医生测量患者对创伤后应激障碍治疗的反应，比如通过监测迷走神经的神经放电，在正念冥想时进行深呼吸练习。勒曼是众多使用迷走神经电刺激来测试刺激这些神经结构是否能减轻创伤后应激障碍患者的炎症和疼痛的研究人员之一。

在相关应用中，该阵列还可用于通过检测引起头晕或恶心的神经活动耀斑来促进飞行员操作军用飞机的安全。

在医院环境中，该设备可以通过识别对身体压力反应强烈的人，帮助标记出易患致命疾病的患者，如败血症。当身体的免疫系统对感染反应过度时，就会发生败血症，在这个过程中会破坏自身的组织。死亡风险每小时增加7%。有助于发现和标记高危住院患者的技术将向医生提供使用抗生素的早期通知，从而提高患者避免败血症或存活的机会。

作为下一步，研究人员计划将该阵列与额外的硬件集成，形成一个可部署在实验室之外的无线可穿戴传感器。研究人员目前正在进行院内败血症检测临床试验。