精准神经刺激实现无副作用缓解 智能信号控制为迷走神经疗法筑牢安全防线

迷走神经是大脑与心、肺等器官间的关键通讯纽带，刺激该神经可缓解癫痫、关节炎等病症。但电疗常误触非目标神经纤维，引发咳嗽、声音改变等副作用。

一项新研究显示，通过在神经内部叠加高频电流，研究人员能将刺激精准导向特定纤维并避开其他纤维。在猪身上的实验表明，该技术可增强肺部信号同时保护喉部，在不削弱治疗效果的前提下减少不良反应。

纽约曼哈西特费恩斯坦医学研究所心脏病学家兼生物工程师Stavros Zanos表示，若该结果在人体中得到验证，这种方法将使迷走神经疗法更安全、更精准。“我们认为这是改进神经刺激方式的基础。” 他说。

目前用于人体试验的原型机正在研发中。Zanos及其同事于5月在《自然・通讯》杂志上发表了这一研究成果（https://www.nature.com/articles/s41467-025-59595-4）。

迷走神经刺激术（VNS）已获美国FDA批准用于治疗癫痫、抑郁症和中风康复，目前还在针对一系列其他疾病开展研究。最近几周，研究人员报告了VNS在缓解慢性丛集性头痛和辅助脊髓损伤患者康复方面的积极发现，而正在进行的研究也在探索其在炎症性疾病和心脏疾病等病症中的潜力。

该疗法的工作原理是通过植入颈部的设备发送温和电脉冲，推动人体内部系统趋向更平衡的状态。但迷走神经是由许多不同纤维组成的复杂束状结构 —— 总共约有10万根 —— 每根纤维都通向不同的器官。

现有设备难以区分不同神经纤维，常常会激活非目标通路并引发副作用。最常见的副作用与控制喉头和喉咙的神经纤维被意外激活有关。

正因如此，研究人员如今在寻找更具选择性的刺激方式，以精准作用于目标纤维，在带来疗效的同时避免弊端（https://bioelecmed.biomedcentral.com/articles/10.1186/s42234-022-00091-1）。

从选择性到策略化：精准刺激的技术突破之路

研究人员已探索出多种更具分辨力的策略，包括调整电脉冲的形状和时间，以及使用多触点电极将电流导向特定方向（https://www.frontiersin.org/journals/neuroscience/articles/10.3389/fnins.2021.685872/full）。部分方法旨在阻断引发副作用的大直径纤维，另一些则尝试选择性激活与特定器官功能相关的小直径纤维。

但这些方法的效果参差不齐：许多技术在动物实验中仅取得部分成功，极少能同时满足临床转化所需的精准度和可靠性。Zanos对其团队的新方法充满信心 —— 该技术利用了一种名为 “间歇性干扰电流刺激” 的手段，有望实现更好的效果。

该技术并非一次性刺激整条神经，而是向植入颈部迷走神经周围袖套中的不同电极发送略有偏移的高频信号。这些信号相互作用产生局部干扰，从而有效将激活导向选定的神经纤维，避开其他纤维。

未参与该研究的威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程师Kip Ludwig表示：“这是个很酷的概念。他们利用局部干扰让非目标区域更难被激活 —— 这几乎是一种范式转变。” 长期以来，研究人员一直认为在最大干扰点，神经激活会增强而非抑制。

减少副作用

研究人员在猪身上进行的实验证实，神经靶向激活是可行的。通过不同电极组发送两组高频正弦信号（一组20千赫兹，另一组22千赫兹），他们在迷走神经束内部形成了微妙的干扰模式。

就像海洋中缓慢的涟漪叠加在快速移动的浪涌之上，组合信号产生了2千赫兹的柔和波形，重塑了神经内部的电场。通过调整信号强度和电极位置，研究团队能够按预期引导刺激区域。

验证性实验显示，研究人员通过选择性激活与肺部相关的神经纤维，促使实验猪放缓呼吸频率。值得注意的是，该刺激未扩散至控制喉咙和喉头的邻近纤维 —— 这些区域的肌肉活动数据显示出极低的反应强度。

从理论上讲，这种靶向肺部神经纤维的技术可用于治疗哮喘或慢性焦虑等疾病，因为控制呼吸在这些病症中具有治疗作用。但Zanos指出，该技术的真正潜力在于其灵活性 —— 只要能精准定位特定纤维群，就有可能改善基于迷走神经刺激（VNS）的各类疾病治疗方案。

“同一原理可适用于任何器官，” 他说，“只要支配该器官的神经纤维具备一定特异性。”

这项技术距离临床应用仍有一段路程。正如共同作者、计算机科学家Vojkan Mihajlović所指出的，他在imec的健康技术团队开发了这种刺激技术并设计了实现精准传导的集成电路，目前仍需微调一系列参数，从电极植入位置到刺激电流的精确频率和振幅。“我们还能通过更多细节优化来提升刺激效果，” 他说。

但只要再经过几番改进，迷走神经疗法或许终将实现真正的 “精准靶向”—— 以选择性激活的方式叩击正确的神经靶点。