人类颈椎（颈部）是自主神经系统的交汇点，这些神经系统紧密分布，包括迷走神经、交感神经以及副交感神经。颈动脉存在多源神经元信号，颈上神经节和胸交感神经节直接传输至皮肤、视觉、循环、呼吸和消化系统。鉴于颈部浅表的自主神经元结构对周围器官系统的强大控制，解码颈部神经信号以了解它们在人类健康和疾病中所扮演的角色，将对多种疾病诊疗产生重大影响。
据麦姆斯咨询报道，近期，美国加州大学圣地亚哥分校（University of California San Diego）、斯坦福大学（Stanford University）、圣地亚哥压力和心理健康中心（Center for Stress and Mental Health）的研究人员提出一种灵活、表面粘附电极阵列，可用于实现对颈部神经活动的非侵入式监测。相关研究成果已发表于Scientific Reports期刊。
该项研究中，为了对人类自主神经应激模式进行记录，研究人员开发了一种非侵入式、表面粘附电极阵列。通过采用氯化银作为电极材料，并将其与一个电极阵列相结合，该电极阵列由定制的生物电位数据采集单元和集成图形用户界面（GUI）组成，以实现实时监测的数据可视化。该阵列能够在覆盖多个神经系统的人类颈部左上前区域（即迷走神经及其分支、三叉神经分支、交感神经及其分支、舌下神经和舌咽神经以及肌肉和皮肤交感神经）保形定位。
用于颈部神经活动监测的非侵入式电极阵列
可自由移动且物理结构粘附性与鲁棒性不受影响的电极阵列
初步测试表明，该电极设计可以在颈部神经记录期间实现高信噪比。为了证明该电极阵列检测颈部神经活动变化的能力，研究人员采用冷加压试验（CPT）和定时呼吸激发作为自主神经系统的应激源。研究发现：首先，在冷加压试验和定时呼吸激发期间，该柔性、表面粘附电极阵列被证明能够非侵入式地监测颈部神经元活动（尖峰放电）。其次，不同时空条件下，观测到了显著的传感器特异性响应。第三，在冷加压试验和定时呼吸激发期间发现了一种与颈部神经电图和心率变化相关的复合生物标志物，它可能代表和/或预测一种保守性自主神经生物型。
颈部神经元放电随冷加压试验启动而相应增加
呼吸激发期间冷压测试增加器（CPTi）和冷压测试降低器（CPTd）之间的神经元放电对比
该项研究的独特之处在于：在冷加压试验和定时呼吸激发期间，都观察到了颈部吻侧至尾侧通道位置特异性放电模式，以及颈部神经电图的交叉放电生物特异性变化。未来，还可以通过以下几种方式帮助人们进一步提升对健康和疾病状态神经系统活动的认知：研究开发对药物和/或神经调节疗法反应的生物标志物；对疼痛炎症反应进行预测；帮助区分无菌和有菌炎症。
研究人员称，未来计划开发一种移动式颈部神经电图监测设备，能够实时反馈人体自主神经系统活动变化，从而对自主神经失调进行监测。此外，还需要开展更多工作来验证颈部神经电图的稳定性，以及在健康人群和患病人群中获得衍生生物型的能力。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41598-022-21817-w
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