一种用于光遗传学外周神经调控的无线闭环系统

摘要： 生物电子医学这一快速发展的领域致力于研发能够通过刺激外周神经系统缓解临床病症的工程化系统。这类技术主要依靠电刺激来实现器官功能或疼痛的神经调节。例如骶神经刺激疗法可治疗膀胱过度活动症、尿失禁和间质性膀胱炎（又称膀胱疼痛综合征）。然而传统持续性刺激方案可能引发不适与疼痛，尤其在治疗间歇性症状（如突发尿急）时更为明显。电极与神经的直接物理耦合会导致损伤和炎症。此外，常规治疗刺激器靶向的是支配多个结构的大神经束，因而缺乏器官特异性。 本研究推出一种微型生物光电植入装置，通过以下设计规避上述局限：(1)采用微尺度无机发光二极管激活视蛋白的光学刺激界面；(2)能持续监测器官功能的柔软高精度生物物理传感系统；(3)实现系统协调闭环运作的控制?？橛胧莘治龇椒ǎ墒凳毕±硇形?。本研究报告案例中，柔软应变仪实时获取大鼠模型的膀胱功能信息，数据算法识别病理行为后，对膀胱感觉传入神经进行自动化闭环光遗传神经调节以恢复正常膀胱功能。这种全光学神经调节方案兼具长期稳定性与靶向特定细胞类型的潜力。