完全にポリマー製のカフ電極を用いた末梢神経のニューロモジュレーション：選択的刺激の予測可能性の理解

科学分野:

• 生物医学工学
• 神経科学
• 材料科学

背景:

• 末梢神経刺激（PNS）は治療の可能性があるが、混合神経では空間選択性が欠如している。
• 現在の神経インターフェースは、画像アーティファクトを引き起こす可能性のある金属電極を使用することが多い。

研究 の 目的:

• 選択的な線維活性化のための完全にポリマー製の多極神経カフを評価すること。
• 画像情報に基づいた計算モデルを使用して、この選択性の予測可能性を評価すること。

主な方法:

• 導電性エラストマーから柔軟な完全にポリマー製の神経カフを開発した。
• ラット坐骨神経でex vivo評価を行い、個々の線維から複合神経活動電位を記録した。
• microCT画像とASCENTモデリングパイプラインを使用してシミュレーションを行った。

主要な成果:

• ex vivo実験で高い線維選択性（選択性指数 > 0.65）を実証した。
• 画像情報に基づいたシミュレーションは選択性を部分的に再現したが、不一致が見られた。
• シミュレーションは神経解剖学的なばらつきに敏感であり、実験的感度を超えていた。

結論:

• 導電性エラストマー製の完全にポリマー製のカフは、選択的PNSのための金属インターフェースの効果的な代替手段である。
• microCT画像と計算モデリングの組み合わせは、PNSの予測フレームワークを洗練させる。
• 組織と電極のモデリングの改善は、空間選択的PNS技術を進歩させるために不可欠である。