image: Implanted peripheral nerve electrodes deliver stimulation directly to the nerve. Electrical stimulation was delivered by an external stimulator (top left) through percutaneous leads to flat interface nerve electrodes (FINEs) implanted on the median, ulnar, and radial nerves of an upperlimb amputee (bottom left). Stimulation consists of trains of square, biphasic, charge-balanced pulses delivered to individual contacts in the eight-channel FINE. The FINE reshapes the nerve and achieves close proximity between the fascicles and the stimulating contacts, improving selectivity. Each electrode contact evokes sensory percepts on small regions of the missing hand of the subject. view more
Credit: Graczyk et al., <i>Science Translational Medicine</i> (2016)
新たな研究により、2人の男性肢切断患者が、残存肢に電極を埋め込むことで柔らかさと硬さの触感を識別したことが明らかにされた。研究者らによれば、皮膚圧に関わるこの複雑な感覚知能を統合することで、肢切断患者や肢麻痺患者で、神経義肢のより自然な触覚のシミュレーションを可能にしたという。植込み電極により送達される電気パルスを用いた神経の刺激は、肢切断患者がロボット義肢を動かして物体を掴むことを可能にする。重要なこととして、義肢には触感の強さに関する感覚情報も必要であり、これによって義肢の使用者は、物を壊さずに操作するのに十分な力を適用することができる。ニューロンが触感の強さのデータをどのように解読するのか、また触覚のフィードバックがどのように伝達されるのかをより深く理解するため、Emily Graczykらは、2人の被験者で反応を調べた。被験者には、神経電極を長期にわたり経皮的に植込み、触感の強さの解読に関係する様々な課題を行わせた。被験者は幅広い範囲の刺激の強さを識別することができ、切断されていない手の皮膚に負荷された機械的圧入の大きさと、切断された手の神経に伝えられた人工的な感覚の大きさとを比較して、高い精度でマッチさせた。研究者らは、活性化されたニューロンの発火率と活性化されたニューロンの数（研究者らが活性化チャージ率［activation charge rate］と呼ぶ指標）が、人工的な感覚により知覚された強さの大きさを最終的に制御していることを見出した。著者らは、この指標を操作することで、次世代神経義肢の人工触覚を改善できるだろうと示唆している。
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Journal
Science Translational Medicine