直接电流用于优先抑制pain-transmitting神经元

使用计算机模型和实验室老鼠,约翰·霍普金斯大学的研究人员已经证明,“直接电流”可以送到神经优先,阻断疼痛信号而其他感觉原状。

研究人员称,实验推进寻找提高植入式装置能够治疗慢性疼痛是由于周围神经损伤或疾病。

“我们已经开发出一个潜在的新概念神经植入作品以不同的方式比传统电刺激器,“基因弗里德曼说,博士,硕士头颈外科助理教授,约翰霍普金斯大学医学院生物医学工程。“我们相信我们是第一个调查的想法对植入式医疗设备使用这一概念,使用直接电流,长久以来都被认为是不安全的。”

植入脊髓刺激器和周围神经刺激器旨在中断神经疼痛冲动是30多年前开发的,但通过与感官交互设备的工作神经细胞,导致麻木、刺痛和其他副作用。

在新发现的一份报告中,4月11日在网上发表科学的进步研究人员说,直接电流设备将允许更精确的,针对适当的优惠pain-transmitting神经细胞,使它们更有效的抑制和减少疼痛的副作用常规设备。

传统上,直接单向流电signaling-has当前或被认为是不安全的医疗设备,提供电刺激。不断流动的电流结果在化学反应的电极传递信号,导致气泡,腐蚀和有毒的副产品。

所有现代植入式电刺激设备使用交流电相反,脉冲电流的快速来回切换在正负电压之间的电路。如此快速的脉冲允许设备与神经系统但不产生有毒的化学反应。

2013年,弗里德曼和他的研究小组报道成功开发一个离子直流电系统,它将像那些在传统的“安全”脉冲刺激器直接离子电流,可能适用于身体安全。

发现如果直接修改系统的离子电流可以安全地用于优先目标和pain-transmitting沉默神经元研究云馆,弗里德曼与疼痛,医学博士麻醉学博士,副教授,危重病医学和神经外科在约翰·霍普金斯大学医学院的。

当神经细胞收到信号的疼痛或其他感觉,信号开启和洪水细胞钠通道与带正电的钠离子,积极负责神经元直到电化学变化足以灭活渠道和关闭它们。

这种变化在神经元的电荷是传播和将信号发送到脊髓和大脑感觉登记,如疼痛或压力。

每个神经在哺乳动物的胳膊和腿都包含多个感觉神经元(神经细胞)传输疼痛和其他感觉如接触或感觉脊髓。弗里德曼和关意识到痛苦和“感觉”感觉神经元包含不同种类的钠离子通道,可以阻止一种通道而不是别人阻止病人感到疼痛而不是其他感觉。

弗里德曼和关的团队首先设计了一个计算机模型来预测会发生什么当研究人员使用直流电来阻止疼痛信号或抑制其他感觉神经元。模型中他们派了带负电荷的直流电来削弱他们的神经活动。模型表明,钠离子通道1.6 670微安的感觉感觉神经元被封锁,但神经元的疼痛钠离子通道1.7被封锁在只有290微安。相比之下,手里拿着一个9伏电池舌头提供约2000微安,导致小冲击。这建议研究人员,理论上是可以优先目标一种类型的神经元,因为通道可以被阻塞在不同级别的电流。

接下来,使用麻醉大鼠,他们将直接离子电流送入腿和坐骨神经,用神经记录电极,记录当前抑制个人或团体的活动是否在脊髓的神经元。

在一系列的实验中,他们增加了当前两分钟从0.1增加到0.2,0.4和0.8毫安级。当前0.8毫安级pain-transmitting神经元的反应完全阻塞。虽然感觉感觉神经元的信号减少了20%,他们仍然活跃的感觉和发送信号脊髓。目前停止后,pain-transmitting神经元的信号仍然封锁了一两分钟,而感觉感觉神经元的信号很快回来。

“使用直流电,我们可以抑制pain-transmitting神经元以低得多的振幅比感觉感觉神经元,使我们在我们如何优惠目标神经说:“关。“我们还发现,因为疼痛神经元需要更长的时间恢复,我们可以节约能源和没有提供这个电流不断让他们封锁了。”

能够定期提供当前而不是不断将意味着神经植入的再使用之前需要给电池充电,关女士说。

关警告说,需要更多的研究来验证安全性和测量的强度和持续时间疼痛救援之前直接离子电流设备可以用于人。