2025年5月14日--比利時微電子研究中心(imec)與美國范斯坦醫學研究所(Feinstein Institute for Medical Research)推出一套利用間歇性干擾波刺激(intermittent interferential current stimulation,簡稱為i²CS)來活化神經組織的創新方法。這套詳載於《自然通訊》期刊(Nature Communications)的方法提供更精準且高能源效率的神經活化控制,減少副作用並提升刺激功效。這開啟了創新慢性病療法的可能性,例如用來治療憂鬱症和類風溼性關節炎的迷走神經刺激技術。
迷走神經是我們自律神經系統的關鍵組成部分。這些神經源自腦幹,並延伸到頸部、胸部和腹部,控制著自律神經系統的必要作用,例如心率、消化與呼吸率。利用迷走神經在生命器官和大腦之間建立連結的能力,臨床療法就能操控身體的自然機制來維持平衡和健康。然而,目前用來治療癲癇和憂鬱症等疾病的傳統迷走神經刺激(vagus nerve stimulation,簡稱為VNS)方法缺乏鎖定神經內部特定器官纖維的精準度;獲得刺激特定纖維的精準度可望實現迷走神經刺激(VNS)的新型治療目標,並減少VNS的一些不良副作用,例如頸部疼痛或聲音改變。
imec根據間歇性干擾波刺激(i²CS)開發了一款特定應用積體電路(ASIC)來加強控制迷走神經的活化。置於神經周圍的環帶用來傳輸具備些微差異的正弦刺激,產生一種特殊的活化模式。這種模式可以更局部活化和加強控制迷走神經內的特定器官纖維,大幅減少非標靶纖維的活化,進而把其他器官內的副作用降到最小。由美國范斯坦醫學研究所(Feinstein Institute for Medical Research)副教授Stavros Zanos帶領的轉譯神經生理學實驗室(Translational Neurophysiology Lab)的研究人員與imec合作,在大型動物試驗中把間歇性干擾波刺激(i²CS)用於迷走神經時確實發現了這些副作用。
imec資深研究員Nicolò Rossetti說明:「雖然干擾波刺激(interferential stimulation)一直被研究用來調節大腦活動,這是首次在周邊神經內部仔細探索間歇性干擾波刺激的應用,尤其是在迷走神經內。利用間歇性而非連續性的刺激成功增強控制,也讓整個療程更具能源效率、更容易整合到植入器,並實現同步的神經活動紀錄和刺激,促進封閉式迴路應用。」
後續發展包含在迷走神經以外強化和改良這套新型刺激方法,並提供創造神經調節植入器所需的技術構件。imec技術研究員Vojkan Mihajlovic總結:「我們已經設計一款專門用來支援間歇性干擾波刺激(i²CS)與創新複合刺激模式的特定應用積體電路(ASIC)。我們計畫要整合這款晶片到一套未來能讓企業和新創開發新一代植入式裝置的系統。」
本研究結果完整刊載於《自然通訊》期刊〈運用間歇性干擾波刺激控制豬迷走神經內部特定器官纖維的時空活化〉一文中。
圖為這款激發晶片,透過間歇性干擾波刺激(intermittent interferential current stimulation)來提供神經調節功能。