莱斯大学的研究人员开发了一种新的可植入传感器“spinalNET”，能够记录自由运动对象的脊髓神经元的电活动。这一突破有助于解开脊髓神经元如何处理感觉和运动功能的复杂性，有可能为脊髓疾病和损伤提供更好的治疗方法。

植入式技术大大提高了我们研究甚至调节大脑神经元活动的能力。然而，脊髓中的神经元更难研究。

“如果我们确切地了解脊髓中的神经元是如何处理感觉和控制运动的，我们就可以开发出更好的脊髓疾病和损伤的治疗方法，”研究科学家吴宇（Yu Wu）说，他是莱斯大学神经工程师团队的一员，致力于解决这个问题。

spinalNET：神经元监测的一个突破

“我们开发了一种微小的传感器，spinalNET，当受试者进行正常活动时，它可以记录脊髓神经元的电活动，而不受任何限制，”吴宇说，他是发表在《细胞报告》上的一项关于传感器的研究的主要作者。“能够提取这些知识是为数百万脊髓疾病患者开发治疗方法的第一步，但也是重要的一步。”

根据这项研究，传感器可以长时间、高分辨率地记录自由运动小鼠脊髓中的神经元活动，甚至可以在数天内跟踪同一个神经元。

脊髓监测的挑战

“到目前为止，脊髓或多或少还是一个黑匣子，”电子与计算机工程副教授、该研究的通讯作者兰銮（音译）说。“问题是脊髓在正常活动中运动得非常频繁。每当你转头或弯腰时，脊髓神经元也在运动。”

在这种运动过程中，植入脊髓的刚性传感器不可避免地会干扰甚至破坏脆弱的组织。然而，SpinalNET比头发的宽度小一百倍，这使得它非常柔软和灵活，几乎和神经组织本身一样柔软。

电子、计算机工程和生物工程副教授、该研究的通讯作者谢冲（音译）说：“这种灵活性赋予了它在脊髓运动过程中安全记录脊髓神经元所需的稳定性和生物相容性。通过spinalNET，我们能够从数百个神经元中获得低噪声信号。”

脊柱研究的见解和未来方向

脊髓在控制运动和其他重要功能中起着至关重要的作用，而在不受约束的运动中以精细的空间和时间分辨率记录脊髓神经元的能力，为研究使这成为可能的机制提供了一扇窗。利用spinalNET，研究人员发现，中枢模式发生器中的脊髓神经元 —— 可以产生有节奏的运动模式的神经元回路，比如在没有特定时间信息的情况下行走 —— 似乎参与的不仅仅是有节奏的运动。

“其中一些神经元与腿部运动密切相关，但令人惊讶的是，许多神经元与运动没有明显的相关性，”吴宇说。“这表明控制有节奏运动的脊髓回路，比我们想象的要复杂得多。”

研究人员说，他们希望在未来的研究中帮助解开这种复杂性，解决诸如脊髓神经元如何处理反射运动（例如受惊）与意志运动之间的区别等问题。

“除了科学洞察力，我们相信随着技术的发展，它作为脊髓神经疾病和损伤患者的医疗设备具有巨大的潜力，”栾博士说。

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