电子技术帮助脑部治疗探索全新领域

 在德州大学达拉斯分校的部分实验室中，Robert Rennaker博士所提出的“定向可塑”脑部康复研究正处于技术与现代医学的最前沿。

作为TI在德州大学达拉斯分校的著名生物工程主席，Robert解释道，当一个人中风后，他的大脑会出现缺氧的情况，从而导致脑组织死亡。虽然大脑会尝试重组，不过在大多数情况下，这种巨大的损伤将带来致命的伤害。

通过使用生物电子药物，Robert和他的团队希望帮助大脑进行重组，以控制这种生理反应。

人体的应急反应会在人类面临危险时触发。此时，人的心跳加速，血压上升，而分泌的肾上腺素将帮助人类反击或逃跑。在所有这些生理反应出现的同时，位于颈部的迷走神经也会被激活，并在大脑内释放少量被称为神经调质、能够加强学习记忆的信息素。这也是为什么反击或逃跑反应会被立即记住，并且永远都不会遗忘的原因。这个生物现象是Robert突破性定向可塑工作的基础，主要为了帮助中风和其他严重脑损伤的患者。

“定向可塑性并不会让病人受到惊吓或是带来痛苦，我们利用生物电子药物来刺激迷走神经释放同样的化学物质，以帮助大脑在单次试验学习中获取快速认知事物的能力。”达拉斯Erik Jonsson工程与计算机科学学院系主任兼德州生物医学设备中心主任的Robert表示。

 

 

脚踏实地

整个项目概念都围绕着如何使迷走神经的刺激与疗法相匹配。例如，如果一名患者因中风引发足下垂，一般情况下，病患无法再将脚趾抬起，如果病人因为足下垂在行走过程中绊倒，将带来非常严重的后果。Rennaker博士的团队希望让病人尝试着抬起他们的脚趾，当脚趾产生运动时，他们就会刺激迷走神经。经过一段时间后，对于迷走神经的刺激和脚趾的运动会加强大脑与肌肉之间的联系，从而使病人能够将脚趾抬得越来越高。

在未来18到24个月内将要开始的临床实验中，Robert的团队将会把一个作为刺激器的小设备植入到迷走神经中。这个器件与病人身上所佩戴的控制器相连接，另一方面，采用TI SimpleLink多标准CC2650无线微控制器(MCU) 的小型传感器设备也会被安置在病人的脚上。当脚趾抬起距离地面特定高度时，病人脚上的器件会通过TI的Bluetooth® 低功耗软件应用将这个数据发送至智能手机，以此发出指令让控制器刺激迷走神经。这强化了那些控制脚部肌肉的脑细胞，从而将脚趾恢复到病人能够任意活动的位置。

“病人可以全天随意行走，并且通过采用TI器件的TI Bluetooth应用程序进行治疗，”Robert说道，“病人拥有的是一个完整的技术系统，能够允许他们进行一些有趣且独特的活动，同时还能有助于康复。”

Robert表示，他之所以选择TI CC2650无线MCU以及其随附的软件是因为它功耗低、易于使用且具有较高的成本效率。通常这种类型的传统刺激器系统的成本会在30,000美元以上，而这款采用TI技术的系统将单个系统的成本减少至1,000到2,000美元，Robert认为这是改变行业未来的一个应用。

CC2650无线MCU功耗极低，能够允许整个系统由小型纽扣电池供电运行很长时间。它的小尺寸也使其成为诸如此类可穿戴设备的理想选择。

“对于这样一个应用，我感到非常激动，”TI无线连接业务总经理Amit Hammer 说道，“我们在近期帮助客户开发了诸如门锁、烟感器、定位信标和智能信用卡等器件。而这个应用展现了低功耗无线技术如何在治疗以及提升人类生活质量等方面产生巨大影响。”