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新的非侵入性技术可以发现婴儿运动障碍的早期征兆

使用可穿戴式袖带进行的这项研究提供了一种监测婴儿运动的新方法,并提供了有关婴儿如何反射(如踢)的新见解。这些见解和袖带还可用于发现运动障碍(如脑瘫)的早期迹象。

这项研究今天在《科学进展》上发表,是与圣卢西亚基金会和罗马的卡西里诺医院合作完成的。

婴儿开始在子宫中踢脚,并继续本能地踢脚,直到大约四个月大。踢主要涉及脊髓神经元,成人中的保护性反射也是如此,例如迅速将手从热中移开。但是,关于如何在神经元水平上产生运动知之甚少,因为以前没有手术就不可能对单个神经细胞进行详细的分析。

现在,Imperial和Santa Lucia基金会的研究人员已经开发出一种无创袖套,可以套戴在自由踢的婴儿腿上,无需手术即可监测神经元活动。该系统对体表上的电场电位进行解码,并在数学上逆转其产生过程,从而识别脊髓的神经活动。

研究人员使用袖带发现,与成人快速的腿部动作不同,婴儿的踢是由确切时间同时触发脊髓的神经元产生的。研究人员说,这种“极度同步”增加了附着在神经上的肌肉所产生的力量,这解释了为什么婴儿的脚即使肌肉仍然弱而慢也可以相对较硬和较快。

研究人员说,这些结果今天发表在《科学进展》上,对于我们了解脊神经网络的发展至关重要。

帝国理工大学动物工程系的主要作者达里奥·法里纳教授说:“这是胎儿和婴儿如何发育的根本发现。这些发现以及帮助我​​们做出发现的新技术可以帮助监测婴儿的发育并发现运动迹象像脑瘫这样的疾病,”

罗马大学Tor Vergata大学和圣卢西亚基金会的共同资深作家Francesco Lacquaniti教授补充说:“新的监测袖带是一项令人兴奋的技术成就,可以帮助我们监测婴儿的运动问题征兆,以便我们尽早诊断和治疗他们。”

基本发现

袖带附着在小腿上,并包含一个神经肌肉接口,可记录皮肤上的电信号。然后,它将这些信号及其定时解码,以确定哪些脊髓神经元正在发射以及发射速度有多快。

他们对四个年龄在2至14天的自由踢健康婴儿和十二个进行各种动作的成年男子进行了测试。

他们发现,在婴儿中,所有神经元会及时靠近开火以产生踢动,而成年个体的同步性明显降低。

Farina教授说:“快速运动对于人类的生存和健康至关重要。婴儿出生后几天就可以快速踢脚,现在我们知道他们同时使用所有的脊神经。”

进化优势?

婴儿踢被认为可以增强腿部肌肉,使婴儿准备翻身并最终学会走路。但是,研究人员说,他们的发现可能暗示了另一个优势。

Farina教授的研究小组的第一位研究者Del Vecchio博士说:“踢腿的力量和速度以及神经活动的同步性可能表明,踢腿对婴儿具有更直接的保护优势。也许婴儿通过进化而发展出如此强大的脚步,以避免像食肉动物那样的潜在危险。”

研究人员现在正在研究监视患有运动性疾病如脑瘫的婴儿的脊髓神经元。他们希望他们的研究可以帮助开发新的临床标记物,以早期诊断这些类型的疾病。

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