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目的。我们先前的研究表明，在下肢截肢个体中，脊髓外侧刺激能够在缺失足部诱发躯体感觉知觉。然而，受试者同时报告其残肢也出现了感觉。本研究旨在评估以下假设：采用接触面积更小的高密度桨状电极以及多极刺激构型，是否能够在较宽的刺激幅值范围内，在足部诱发更加局灶的感觉。 方法。我们结合电生理学与计算建模方法，研究了猫中脊髓外侧刺激对远端神经分支选择性激活的机制。在6项急性猫实验中，我们实施了L3-S1椎板切除术，并将定制的32电极桨状电极横向放置于脊髓硬脊膜外侧表面。我们采用三种接触直径（150、500和1000 μm）以及两种刺激构型——单极刺激和双极刺激——进行刺激，并记录坐骨神经干和股神经干远端分支中的逆行动作电位。随后，我们在猫腰段脊髓计算模型中复现了这些实验中的神经募集模式。接着，我们利用该模型进一步考察了1.8 mm和2.5 mm接触直径，以及三极护阴极构型下的神经募集情况。 主要结果。在电生理实验中，与150 μm和1000 μm直径电极均为62%的选择性相比，500 μm直径电极实现了最高的神经选择性激活（68%）。募集神经分支所需的最小刺激幅值（即阈值）以及动态范围，在不同接触直径（中位数：35 μA）和不同刺激构型之间总体上较为相似（双极刺激为30 μA；单极刺激为35 μA）。计算模型复现了这样一个结果：在猫实验所测试的三种接触尺寸之间，选择性差异并不显著；但模型进一步揭示，当接触直径增大至1000 μm以上时，选择性激活所需的最小幅值会升高，并且脊神经根选择性会降低。通过这两种研究方法，我们均一致性地募集到了大直径传入纤维，而这类纤维对于脊髓刺激的躯体感觉应用至关重要。 意义。我们的结果表明，相较于临床电极，减小刺激电极的接触直径能够诱发更局灶的感觉，但当接触直径进一步减小至1000 μm以下时，可能无法继续提升选择性。本研究强调了实现局灶性选择性时可能存在的若干限制，而这些限制并不依赖于电极设计。
目的。我们先前的研究表明，在下肢截肢个体中，脊髓侧方刺激能够在缺失足部诱发躯体感觉知觉。然而，受试者同时报告其残肢中也出现了感觉。在本研究中，我们评估如下假设：采用接触点尺寸更小的高密度桨状电极，以及多极刺激配置，能够在较宽的刺激幅度范围内于足部诱发更为局灶的感觉。
方法。我们结合电生理学与计算建模方法，研究了猫在接受脊髓侧方刺激时远端神经分支的选择性激活。在6项急性猫实验中，我们实施了L3-S1椎板切除术，并将定制的32电极桨状阵列侧向放置于脊髓硬脊膜表面。我们采用三种接触点直径（150、500和1000 μm）以及两种刺激配置——单极刺激和双极刺激——进行刺激，并记录坐骨神经干和股神经干远端分支中的逆行动作电位。我们在猫腰段脊髓的计算模型中重现了这些实验中的神经募集模式。随后，我们利用该模型进一步考察了采用1.8 mm和2.5 mm接触点以及三极护阴极配置时的神经募集情况。
主要结果。在电生理实验中，与直径150 μm和1000 μm电极均达到的62%相比，直径500 μm的电极实现了最高的神经选择性激活（68%）。募集神经分支所需的最小刺激幅度（即阈值）以及动态范围，在不同接触点直径（中位数：35 μA）和不同刺激配置之间总体上相近（双极刺激为30 μA；单极刺激为35 μA）。计算模型重现了这样一个发现：在猫实验所测试的三种接触点尺寸之间，选择性差异并不显著；不过，模型也显示，当接触点直径增加到1000 μm以上时，选择性激活所需的最小刺激幅度升高，且脊神经根选择性下降。通过这两种研究方法，我们均持续募集到对脊髓刺激躯体感觉应用至关重要的大直径传入纤维。
意义。我们的结果表明，与临床电极相比，减小刺激电极的接触点直径能够诱发更局灶的感觉，但进一步减小至1000 μm以下未必能够提升选择性。本研究强调，实现局灶性选择可能存在并不依赖于电极设计本身的潜在限制。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.14.732127v1?rss=1
🏷️ 脊髓硬膜外刺激 电极直径 选择性激活 计算建模 躯体感觉 神经电生理