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管状支架可能有助于神经细胞与假肢连接

探索机械假肢如何通过创新的神经细胞支架增强运动和感觉反馈。

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新闻要点:工程师和患者梦想着能够与大脑对话和倾听的机械假肢,可以响应思想而移动,并发送感觉信息。为了实现这一梦想,来自假肢的电极必须与附近的神经细胞连接——这是一个棘手的问题,因为截肢肢体中的神经细胞在没有适当结构支撑的情况下不会生长。 一种新的管状支架,《技术评论》详细描述了它,具有适合神经细胞束的微小凹槽,与目前的设计相比,它可以为神经提供更好的界面,以便与机械肢体连接。 原理:

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  • 该支架由带有凹槽的聚合物片材(类似于褶皱织物或瓦楞纸板)卷成螺旋状制成。 由此产生的支架中的通道尺寸和形状恰好适合神经细胞束在其中生长。

  • 这些通道具有双重作用,不仅可以支撑神经细胞,还可以拾取它们的电信号——这些信号可以传递到机械肢体中的电极。

  • 到目前为止,研究人员已经在支架上培养了雪旺细胞(支持周围神经细胞的神经胶质细胞)和背根神经节细胞(将有关触觉和本体感觉的信息从肢体传递到脊髓)。 这两种类型的细胞都生长良好,与支架中的通道对齐,并向通道发送突起。

  • 最终,这种支架可以支持两种主要的周围神经细胞——将命令从大脑发送到肢体的神经细胞和将感觉信息从肢体中继到中枢神经系统的神经细胞——为感觉和运动功能部件与假肢连接提供途径。

背景信息

  • 当前的神经细胞支架存在明显的缺点:神经在上面生长得不太好,或者只有少数几个神经生长的通道,从而限制了假肢的灵活性。

  • 研究人员还在研究中枢神经系统控制假肢的方法。 例如,一个团队设计了一种技术,可以通过植入大脑的电极,让猴子通过思想控制机械臂

  • DARPA 也有一个项目,旨在设计与截肢肢体的感觉和运动神经连接的假肢。

别着急

  • 当前的样机没有电极; 研究人员计划添加金电极并在大鼠身上测试支架。

  • 该支架是一个早期的概念验证模型,远未达到可以在人身上使用的程度。

参考: A. Srinivasan, L. Guo, and R. V. Bellamkonda, "A Novel Microchannel-Scaffold Electrode Array for Peripheral Nerve Interfacing," Society for Biomaterials 2011 Annual Meeting & Exposition, Orlando, Florida, April 13-16, 2011. 图像: Wikimedia Commons / BotMultichillT

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