神经束内刺激对神经纤维亚群的选择性激活

背景：当激活特定神经纤维亚群并尽量减少离靶激活时，周围神经刺激（PNS）的效果最佳，而离靶激活可能导致不良副作用。这种选择性主要取决于电极设计和电荷传递。我们假设，通过采用纵向束内电极（LIFE）的电极放置以及束内电场引导，可以实现选择性周围神经刺激。 方法：将LIFE植入17只麻醉成年大鼠坐骨神经的胫神经束内。我们检验了位于同一神经束内不同横截面位置和纵向位置的电极，结合不同的电场引导方法，是否会在腓肠肌外侧头中产生不同的激活模式。肌肉反应采用高密度肌外膜肌电图（HD-eEMG）进行测量。 结果：放置于同一神经束内不同位置的电极激活了不同的肌肉区域，证明了束内选择性。与单极刺激相比，双极刺激以不同方式募集神经纤维，表明电场引导可进一步塑造选择性募集。在这两种构型中，随着刺激幅度的增加，肌肉激活均呈渐进性增强。此外，我们的研究结果表明，HD-eEMG是评估束内选择性的有效工具。 结论：这些发现表明，提高靶向选择性可能有助于支持下一代生物电子治疗，实现更好的疗效和更少的副作用，并有望实现更精确、器官特异性的神经调控。使用多个束内电极可为增强选择性提供两种互补策略：通过策略性束内放置以接触不同的纤维亚群，以及采用双极构型实现超越单个电极所能达到的募集引导。

背景：外周神经刺激（PNS）在激活特定神经纤维亚群且尽量减少非靶向激活时最为有效，因为非靶向激活可能引发不良副作用。这种选择性主要取决于电极设计和电荷传递方式。我们假设，通过电极放置以及利用纵向束内电极（Longitudinal Intrafascicular Electrodes, LIFEs）进行束内电场引导，可以实现选择性PNS。

方法：将LIFE植入17只麻醉成年大鼠坐骨神经的胫神经束内。我们检验了位于同一神经束内不同横截面和纵向位置的电极，结合不同的电场引导方法，是否会在腓肠肌外侧头中产生不同的激活模式。肌肉反应采用高密度肌外膜肌电图（high-density epimysial electromyography, HD-eEMG）进行测量。

结果：置于同一神经束内不同位置的电极可激活不同的肌肉区域，表明存在束内选择性。与单极刺激相比，双极刺激以不同方式募集神经纤维，说明电场引导能够进一步塑造选择性募集。在两种构型中，随着刺激幅度增加，肌肉激活均呈现分级增强。此外，我们的研究结果表明，HD-eEMG是评估束内选择性的有效工具。

结论：这些发现表明，提高靶向选择性有望支持新一代生物电子治疗，实现更好的疗效和更少的副作用，并可能促成更精确、器官特异性的神经调控。使用多个束内电极可为增强选择性提供两种互补策略：通过策略性的束内放置来接触不同的纤维亚群，以及通过双极构型实现超出单一电极所能达到范围的募集引导。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.27.727943v1?rss=1

🏷️ 周围神经刺激 束内电极 选择性激活 神经纤维募集 高密度肌电图