神经科学家们利用一种微型传感器监测自由活动小鼠的脊髓神经元，这一突破可能会推动脊髓疾病和损伤治疗的发展。
可植入技术极大增强了我们研究并潜在地影响大脑神经元行为的能力。然而，观察脊髓中的神经元在活跃状态下的表现则更加困难。
“理解脊髓神经元如何处理感官信息和控制运动，可以为脊髓疾病和损伤的改进治疗铺平道路，”来自莱斯大学神经工程团队的研究科学家吴宇表示。
“我们创建了一种小型传感器，称为spinalNET，能够在研究对象进行正常、不受限制的活动时记录脊髓神经元的电活动，”作为关于该传感器的研究的首席作者，吴解释道，这项研究发表在细胞报道上。“能够收集这些信息是寻找数百万脊髓疾病患者治愈方法的初步但关键步骤。”
根据研究，传感器可以显著记录自由活动小鼠脊髓中的神经元活动，持续时间长且精确，甚至能够在多天内跟踪同一神经元。
“历史上，脊髓在某种程度上一直是个谜，”研究的合著者、电子与计算机工程副教授兰鸥指出。“挑战在于脊髓在正常活动中有显著运动。每当你转动头或弯腰时，脊髓神经元也在移动。”
在这些运动过程中，植入脊髓的刚性传感器可能会干扰或损伤脆弱的组织。相反，SpinalNET的直径比头发丝宽度小一百多倍，使其极其柔软和灵活，几乎像神经组织本身一样温和。
“这种灵活性提供了必要的稳定性和生物相容性，可以安全地记录脊髓运动期间的脊髓神经元，”电子与计算机工程及生物工程副教授、研究的合著者谢聪解释道。“通过spinalNET，我们获得了数百个神经元的清晰信号。”
脊髓在控制运动及其他基本功能中起着至关重要的作用。在无约束运动中，能够以精确的空间和时间分辨率记录脊髓神经元，为我们提供了对这一机制的见解。研究人员利用spinalNET发现，能够生成步态等节律性运动模式的神经回路的中心模式产生器中的脊髓神经元，似乎与比仅仅节律性运动更多的活动有关。
“有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联系，”吴说道。“这表明，管理节律性运动的脊髓回路比最初假设的要复杂得多。”
研究人员旨在在未来的研究中深入探讨这一复杂性，并解决诸如脊髓神经元处理反射运动（如受到惊吓）与有意行为之间的区别等问题。
“除了科学见解外，我们认为，随着技术的发展，该技术作为脊髓神经系统疾病和损伤患者的医疗设备具有重要潜力，”兰鸥表示。
该研究得到了美国国立卫生研究院（R01NS102917, U01NS115588, U01NS131086, R01NS109361, R01NS123160, R01NS108034, U19NS112959）、莱斯大学、索尔克研究所和玛丽·K·查普曼基金会的支持。作者对此新闻稿的内容承担唯一责任，该内容可能不一定反映资助机构的观点。
