自由活动啮齿动物的脊髓表面环周记录

《Nature Communications》：Surface circumferential spinal cord recording in freely moving rodents

　　

摘要

全球有超过250万人患有脊髓损伤，而目前的神经假体技术仍较为分散，只能单独处理运动功能、感觉功能或自主神经功能。本研究表明，一种超薄的环形电极阵列无需穿透神经组织即可贴合脊髓表面，能够同时解码运动意图、分类感觉信息，并区分内脏感觉信号。在短期植入（最多三天）且大鼠可自由活动的状态下，深度学习解码器通过利用与中枢模式发生器节律一致的低频脊髓振荡，实现了极高的运动意图解码精度（R2 = 0.97）。同一接口还能以94.4%的准确率识别八种不同的感觉模式。在急性麻醉的猪身上进行的跨物种验证进一步证明了该技术的通用性，且能可靠区分内脏感觉信号。独特的是，双排电极结构能够解析脊髓束中的信号传播方向，而密集排列的单排电极则可实现高精度的脊髓内信号源定位。通过将运动功能、感觉功能及内脏传入信号的解码整合到同一个贴合式接口中，该方法为将脊髓作为多功能神经假体接口的目标提供了可能，有望实现神经损伤后生理功能的全面恢复。