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仿真驱动迷走神经刺激器：设计、优化与安全验证全流程
在神经调控领域，迷走神经刺激（VNS）被广泛应用于多种疾病的治疗。然而，如何在复杂的颈部解剖结构中精准靶向迷走神经，同时保证植入物的长期安全性，是器械设计中极具挑战的难题。 本文将详细拆解一个完整的迷走神经刺激器仿真工作流，看看如何借助Sim4Life平台，通过多物理场仿真完成从多尺度建模、电磁优化到安全验证的全过程。 该模型基于分段横断面组织学数据构建，完整还原了迷走神经的微观解剖结构，包括多个神经束，以及神经外膜、神经束膜和神经内膜等分层组织。 四、热模型与安全评估电刺激引起的组织产热是安全性评估的关键。利用Sim4Life的生物热方程模拟器，团队评估了电力沉积引起的温度上升。与电磁仿真类似，这里也进行了细致的收敛分析和域截断效应调查。 优化的目标是识别出更优越的电极设计——在最大化刺激效果的同时，降低组织加热和香农（Shannon）电化学损伤标准等风险指标。
10300编辑于 2026-09-01- 来自专栏音乐与健康
迷走神经刺激技术有望预防老年人术后谵妄并延缓认知衰退
Niccolò Terrando，Warren Grill 和 Chengcheng Song 等团队成员通过研究发现，激活连接大脑与器官的迷走神经系统，能显著减轻手术诱发的大脑炎症并改善认知表现，为生物电子医学干预提供了新证据 关键词：大脑；炎症；认知；医学；器官；音乐；多模态；疗愈；多感官；阿尔茨海默；音波；MEDI Music▷ 手术和经皮迷走神经刺激术（pVNS）对谵妄样行为和急性神经元凋亡的影响。 研究人员采用了经皮迷走神经刺激术（percutaneous vagus nerve stimulation，简称 pVNS），这是一种利用微创设备通过皮肤发送电脉冲的技术。 此外，研究确定了白细胞介素 6（interleukin 6，简称 IL-6，一种促炎信号分子）是驱动脑炎症的关键因素，而电刺激可有效抵消 IL-6 对血脑屏障和蛋白质代谢的破坏。 其中，连接中脑到伏隔核的“中脑-边缘”多巴胺通路就像“油门”，驱动小鼠对奖赏的渴求；连接中脑与前额叶皮质的“中脑-皮质”多巴胺通路就像“刹车”，负责增强小鼠对厌恶刺激的觉察。
29410编辑于 2026-02-22 - 来自专栏音乐与健康
副交感神经 vs. 交感神经：谁掌管睡眠？
迷走神经构成副交感神经系统的神经纤维，主要包括迷走神经和骶神经。当副交感神经受到刺激时，会导致心跳减缓，消化道分泌物增加。在人体中，迷走神经，是人体内最大的和最复杂的神经。 （1）迷走神经刺激法（VagusNerveStimulation,VNS）迷走神经是副交感神经的“总开关”，它连接大脑、心脏、肺和肠道。刺激迷走神经，就能让副交感神经更兴奋，从而帮助入睡。 具体方法：✅腹式呼吸（深呼吸练习）→吸气4秒——憋气2秒——缓慢呼气6秒（呼气时间长于吸气）→这样能刺激迷走神经，让心率下降，帮助身体进入放松状态✅冷水刺激→睡前用冷水洗脸，能激活迷走神经，降低交感神经兴奋度 →或者在睡前喝一口冰水含在嘴里10秒，再慢慢吞下✅哼歌or朗读→迷走神经从大脑到咽喉再到心脏，所以唱歌、哼歌、朗读都会刺激它！ ✔迷走神经刺激（呼吸、冷水、哼歌、按摩）✔放松运动（瑜伽、拉伸、太极）✔优化睡眠环境（温度、光线、泡脚）一句话，有些方法当场就能见效，特别是深呼吸+按摩耳朵，很多人做完不到10分钟就开始犯困！
1.2K10编辑于 2026-01-27 - 来自专栏量子位
电击脖子还能抗疲劳？FDA在20年前就已批准这种疗法
迷走神经：入侵大脑的后门 你想象中的电一下，可能是给脑袋带上连接了无数线路的金属装置，然后一阵电流袭来，身体随之不断抽搐。 但实际上是这样的： ? 这样就形成了一种新的对疲劳手段：直接对LC区域及相关系统进行刺激。 要怎么个“直接”法呢？ 来看看这个与LC有传入连接的外接神经之一：迷走神经（Vagal Nerve）。 ? 颈部经皮迷走神经刺激（ctVNS），这就是手持装置gammaCore所采用的方法。 VNS在20多年前就已经得到了FDA（美国食物药品管理局）的批准，用于治疗癫痫和抑郁症。 ? 只需6分钟，就能将这种刺激传递到大脑LC区域，提高清醒度和注意力。 34小时全程清醒也做得到 研究人员使用这一装置对40名空军现役人员进行了测试。 其中一半的志愿者会使用装置进行大约4分钟的迷走神经刺激，另一半则在颈部安装会发出振动和点击声的假设备。 最终实验发现，接受迷走神经刺激（VNS）的志愿者在测试注意力和多任务的项目中表现更好： ?
55530发布于 2021-07-19 - 来自专栏脑机接口
PsychoPy文字刺激、图片刺激和光栅刺激
PsychoPy安装教程：PsychoPy安装与测试案例 这篇主要介绍三种刺激：文字刺激、图片刺激、位图刺激 文字刺激 ---- 1.打开Coder视图 ? 如下图在Coder编辑器中，编写代码。 # -*- coding: utf-8 -*- #导入工具包 from psychopy import visual, core # 创建刺激呈现窗口，该窗口就是所有刺激的展示舞台 win = visual.Window 图片刺激 ---- ? 光栅刺激 ---- ? ，该位图可以在任意维度重复(循环) tex 设置光栅纹理作为刺激对象 mask 设置蒙版 sf 设置光栅纹理的空间频率 size 设置刺激单位的大小(宽度,高度) """ gabor = GratingStim
3.9K30发布于 2020-06-30 - 来自专栏思影科技
Lancet Neurology：长期意识障碍的干预治疗
深部脑刺激直接作用于中央丘脑，刺激丘脑皮层连接，低强度聚焦超声脉冲刺激以非侵入性的方式刺激丘脑。侵入与非侵入性迷走神经刺激直接刺激迷走神经。 蓝色矩形代表皮层下区域，粉色代表皮层。 非药物性干预 非药物性干预同样被用于尝试提高长期意识障碍患者意识水平与恢复功能，包括：非侵入性脑刺激（如：经颅直流电刺激、重复经颅磁刺激、经皮迷走神经刺激、低强度聚焦超声脉冲），侵入性脑刺激（如深部脑刺激或迷走神经刺激 迷走神经刺激： 迷走神经刺激可以是侵入性的通过手术放置，或非侵入性的通过经皮耳刺激。经皮耳迷走神经刺激通过向外耳道注入热电流，改变内耳内淋巴的密度，从而改变前庭神经的放电率。 侵入性迷走神经刺激通过手术植入迷走神经刺激器，应用1-2毫安电流刺激，其机制与经皮耳迷走神经刺激相似。 深部脑刺激： 这种神经外科手术通过植入一个电极，将电流传送到大脑靶区域。 另一例病例报导了无反应觉醒综合症患者（缺氧50天后；图2E）在经皮迷走神经刺激的治疗后疗效。经过4周治疗（每日2次，每次30min，强度约4-6mA，频率20Hz），患者重新出现一些意识体征。
1.7K30发布于 2020-06-05 - 来自专栏脑机接口
Nature子刊 | 用于选择性记录迷走神经的柔性薄膜微通道电极阵列
迷走神经是自主神经系统中最重要的神经之一，控制着许多重要的生理功能，包括消化、心血管和免疫系统。了解迷走神经的活动对于治疗许多疾病至关重要，但传统的神经记录技术存在一些局限性。 工艺 在这篇论文中，制造工艺包括以下步骤： 使用PI树脂（PI 2525）在4英寸硅（Si）晶片上旋涂（厚度=10μm），并在300°C下固化1小时。 ▲图 2 电极设计图 ▲图 3 电极详细加工 电极植入 目标植入部位位于食管尾部至膈下肝和腹腔迷走神经分支的腹侧表面如图4所示，以下是详细的植入步骤 麻醉动物：在实验开始前，对实验动物进行充分的麻醉以确保手术过程中动物不会感受到疼痛或不适 数据采集从初始切口后2-4小时开始，并在1-2小时内完成。在刺激前，记录10 s的信号来测量噪声下限：所有通道信号的噪声下限均方根（RMSnosise）的均方根为2.80 ± 0.15µV。 在阴极刺激阶段，从电极阵列中获取ECAP信号（图6b）。 ▲图 6 微通道内的电极阵列记录ECAP信号 结论： 本文提出了一种实现于柔性薄膜基板上的新型微通道电极阵列器件。
1.4K10编辑于 2024-03-02 - 来自专栏脑机接口
PsychoPy视频刺激和音频刺激
PsychoPy安装与测试案例 PsychoPy文字刺激、图片刺激和光栅刺激 这篇主要介绍视频刺激、音频刺激。 视频刺激 ---- 1.打开Coder视图 ? 创建一个窗口/屏幕来创建想要呈现文字/图片等这些刺激。 """ msg1.draw() win.flip() core.wait(3) #视频刺激 video1 = visual.MovieStim(win, 'aa.mp4') video1.size * 音频刺激 ---- PsychoPy中并没有专门的音频刺激方法，在上面我们知道视频刺激有对应的方法MovieStim。我们可以通过利用MovieStim来实现音频刺激。 比如将mp3转换为avi或者mp4。 代码程序与上面视频刺激一样。
3.9K20发布于 2020-06-29 - 来自专栏大数据文摘
Nature发表针灸研究，哈佛团队证实‘足三里’穴位可治疗疾病，并揭示背后机制
大数据文摘出品 刺激特定穴位可以治病？ 很多人估计之前觉得这是无法验证的“玄学”，但是昨天《自然》发表的一篇文章显示，电针刺激动物足三里穴位可以治疗脓毒血症（败血症）。 论文地址： https://www.nature.com/articles/s41586-021-04001-4 可以看到，这是一篇非常正式的学术论文，题目为“A neuroanatomical basis for electroacupuncture to drive the vagal–adrenal axis”，翻译过来应该是“电针灸驱动迷走神经-肾上腺轴的神经生物学解剖基础”。 更有意思的是，这个Prokr2蛋白受到不同强度的刺激，还会激活不同的神经通路。 也就是说，受到较低强度的刺激，它们会进而激活神经系统中的迷走神经-肾上腺，驱动肾上腺释放儿茶酚胺类抗炎物质。 但如果电针灸刺激的强度过大，则会进而激活另一组交感神经反射，达不到驱动迷走神经-肾上腺交感神经通路的效果。
2K30发布于 2021-10-21 - 来自专栏量子位
针灸研究登上Nature：哈佛团队找出刺激穴位治疗疾病背后原理
这种电刺激的治疗方法类似中医里的针灸。此前，关于针灸是否有效、为啥有效等问题，科学界一直存在争论。 刺激小鼠“足三里”治疗脓毒血症 具体而言，马秋富团队的研究人员在患有脓毒血症的小鼠身上，找到其后肢“足三里”穴位（ST36），并对其进行了电刺激。 这也就解释了此前科学家们发现的一个现象：刺激足三里可以驱动迷走神经-肾上腺通路，使身体释放抗炎物质，而刺激天枢穴（ST25）则没有这样的效果。 值得一提的是，这组神经元受到的刺激强度不同，会激活不同的神经通路： 受到低强度刺激时，它们会pick迷走神经-肾上腺这条路线，驱动肾上腺释放抗炎物质。 论文地址： https://www.nature.com/articles/s41586-021-04001-4 参考链接： https://www.nature.com/articles/d41586
77120发布于 2021-10-20 - 来自专栏思影科技
7T质子磁共振波谱法评价首发精神病患者脑代谢
根据迷走神经刺激功能上重组丘脑-皮质网络的假设，作者测试了迷走神经刺激对一名创伤性脑损伤后15年处于植物人状态病人的皮质活动的影响。迷走神经刺激前后分别记录行为数据、EEG和18F-FDG PET。 EEG结果发现：相比于刺激前，刺激后的theta power（4-7Hz）显著增加（该信号可用来区分最低意识状态和植物人状态），并且引起power增加的脑区主要分布在枕顶叶、下颞叶、额中央和脑岛，这些区域属于默认模式网络 该结果发现在4-10 Hz内严格区分植物人状态和最低意识状态最后，18F-FDG PET结果证实了脑电图的发现，在植入刺激器后三个月，枕-顶-额和基底神经节区域的活动显著增加。 迷走神经刺激增强了丘脑中的代谢信号，丘脑是迷走神经的一个目标。 总的来说，增强迷走神经对大脑的输入有助于恢复意识，即使在处于植物人状态多年之后，从而挑战了意识障碍持续12个月是不可逆转的这一信念，证实了迷走神经刺激在调节大规模人类大脑活动和减轻意识障碍方面的治疗潜力
1.1K30发布于 2020-05-14 - 来自专栏音乐与健康
迷走神经是调控多巴胺奖赏通路的关键
研究团队通过在小鼠模型上进行膈下迷走神经切断术（subdiaphragmatic vagotomy，一种切断腹部迷走神经的手术）发现，破坏肠脑通讯会显著削弱奖赏行为。 利用光纤光度法等技术，研究人员观察到，在迷走神经被切断的小鼠中，大脑奖赏中枢伏隔核在面对食物或药物刺激时的多巴胺信号释放出现了延迟和减弱。 自然奖赏引起的多巴胺动态变化依赖于肠-脑迷走神经轴研究人员发现，假手术组小鼠在10天内对可口溶液的消耗量快速增加，而接受膈下迷走神经切断术（SDV）的小鼠对可口溶液的摄入速率则显著减慢。 免疫荧光结果显示，与假手术组相比，SDV小鼠在可口溶液刺激下NAc脑区被激活的神经元数量显著减少。 图2、药物引起的多巴胺动态变化依赖于肠-脑迷走神经轴03 肠-脑迷走神经轴差异性维持NAc脑区DRD1和DRD2神经元活性免疫荧光实验发现SDV小鼠VTA脑区多巴胺神经元激活的数量减少。
43710编辑于 2026-02-22 大脑-身体连接的生理学：局部、反射和中枢通讯
4. 神经系统的输出当大脑接收到感觉信息时，与身体的交流通过主要的体液和神经通路进行。 最初观察到迷走神经的电刺激会抑制对内毒素休克的全身免疫反应激活这种反应的具体介质仍未完全阐明）。迷走神经运动神经元被认为会支配位于交感椎前神经节的腹腔上肠系膜神经节中的脾脏投射节后神经元。 涉及电针刺激 (ES) 的研究报告了一种有趣的神经免疫反射变化。这些研究发现，刺激穴位处的特定亚群外周感觉神经元可导致迷走神经-肾上腺激活，从而产生抗炎作用 (图 3 )。 炎症反射的一个有前景的应用是使用迷走神经刺激 (VNS) 来减少炎症性肠病 (IBD)、胰腺炎、肾损伤和类风湿性关节炎等疾病中的炎症。 图4.来自外周的信息（包括免疫信号）通过迷走神经和脊髓传入神经传递到大脑。
1K10编辑于 2025-02-16- 来自专栏生命科学与未来科学
《Nature》子刊:破解肠脑轴迷走神经失调机制,靶向神经修复减重
2026年4月21日，国际顶级学术期刊《Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology》发表了一篇极具突破性的重磅综述文章。 为了精准拆解迷走神经内部极其复杂的功能分工，研究人员还引入了前沿的单细胞RNA测序技术。他们成功将迷走神经元划分为多个具有不同分子特征和专属职责的亚群。 研究证实，当脂肪和糖分同时存在时（如冰淇淋、奶茶），它们对奖赏中枢的激活程度远超单一营养素，产生了一种“超加和效应”[4]。这种强烈的正向反馈，让大脑迅速建立起“高热量=极度快乐”的牢固条件反射。 清理有害菌群，消除肠道局部的神经炎症，从而为迷走神经末梢的重新生长和功能恢复提供肥沃的土壤。无创神经调控： 利用经皮迷走神经刺激（tVNS）等先进的物理医疗设备，在耳甲或颈部进行温和的电刺激。 Science, 361(6408), eaat5236.[4]DiFeliceantonio, A. G., Coppin, G., Rigoux, L., et al. (2018).
30000编辑于 2026-07-13 - 来自专栏音乐与健康
多巴胺通路与大脑关键区域
多巴胺能神经元可以分为多个亚群，不同亚群的DA神经元可以通过五条神经投射通路向大脑的各个不同脑区进行投射（图4-10）：黑质--纹状体DA通路；中脑--边缘DA通路；中脑--皮质DA通路；结节--漏斗DA 这都和人类的迷走神经（vagus nerve）有关。“迷走”在拉丁语中是“流浪”的意思，迷走神经这个名字很形象，因为它能到达身体各个部分。 迷走神经为第10对脑神经，是脑神经中最长，分布最广的一对，含有感觉、运动和副交感神经纤维，接下来带您了解迷走神经的奥秘。 该机制在帕金森小鼠黑质多巴胺能神经元选择性丢失过程中保守存在(图4)。 模式图 TRPM2通道通过活性氧感知和钙稳态调控多巴胺能神经元易感性研究表明，按摩和瑜伽等活动通过刺激埋藏在皮肤表面之下的压力感受器来增强迷走神经的活动。
34910编辑于 2026-02-24 - 来自专栏CreateAMind
自闭症崩溃的多学科解释
此外，已经显示迷走神经刺激可以改善患有共病癫痫障碍的ASD患者的一些认知症状（Murphy等，2000年；Park，2003年；波吉斯，2005年，第72-73页），进一步证实了迷走神经在自闭症中的作用 图4描述了岛叶内部连接减少如何导致自闭症中慢性迷走神经撤退和交感过度兴奋。 图4. 崩溃途径：自闭症过度警惕的神经生理模型：抵达后部岛叶的内感觉数据沿着内岛叶束从后部到前部岛叶逐渐进展。 岛叶利用这些整合的内感觉和外感觉数据来选择对新颖的、潜在威胁的外部刺激采取适当的自主神经和行为反应（或者是I、II或III阶段的多迷走神经反应）。 神经感受和多迷走神经理论： 当面对意外和潜在威胁的外感刺激时，大脑通过一种称为神经感知的潜意识过程来评估情况的“威胁水平”，并决定启动威胁反应的哪个阶段（例如，I、II 或 III 阶段）（Patriquin 在我们的神经生理学模型（图4）的背景下，这些原因都是可能的。我们“崩溃途径”模型的核心思想是，后岛内部的假连接性阻止了多模态数据沿后-前轴的逐渐整合，从而限制了对前岛的功能输入。
77210编辑于 2024-04-26 - 来自专栏思影科技
微生物群-肠道-大脑轴：从运动到情绪
此外，随着脑成像技术的出现，这种相互作用可以首次被证明肠道刺激可以激活参与情绪调节的关键大脑区域。 值得注意的是，肠道细菌产生的SCFA还可以直接刺激多种细胞类型的游离脂肪酸受体，包括上皮细胞，ECC细胞，免疫细胞和神经细胞，包括迷走神经和原代传入神经元。 这些作用可能由TLR4和/或TLR2介导。TLR4表达较低的小鼠的神经元数量减少，肠道运动性降低，表型与GF和抗生素治疗小鼠观察到的表型相似。 此外，肌肉巨噬细胞（MM）与肠道神经元呈双向互作关系，似乎受肠道微生物群调节；细胞因子、骨形态发生蛋白2（BMP-2）激活 MM 导致GI活力改变和巨噬细胞刺激因子1（CSF1）的产生，巨噬细胞刺激因子 肠道微生物群也被证明可以通过激活5-HT诱导ENS的5-HT4受体（5-HT4R）成熟。
1.9K21编辑于 2022-06-13 - 来自专栏Java技术栈
图文详解 Kubernetes，刺激…
最近，我开始了 Kubernetes 之旅，并且希望更好地了解其内部原理。我在这些方面做了一个演讲！
94720发布于 2020-03-15 - 来自专栏脑机接口
神经植入物是如何工作的?
神经植入最成熟的临床应用之一是脑深部电刺激(DBS)疗法。在这种疗法中，通过外科手术将电极植入大脑深处，用电刺激特定结构，以减少各种脑部疾病的症状。 研究人员还花了大量时间使用神经植入物来操纵迷走神经。 迷走神经将我们的大部分关键器官连接到脑干，研究人员正在破解这条通讯高速公路，以治疗心力衰竭、中风、类风湿性关节炎、克罗恩病、癫痫、2型糖尿病、肥胖症、抑郁症、偏头痛和其他疾病。 2018年，因脊髓损伤而瘫痪的患者在脊椎刺激的帮助下再次行走。 一些涉及神经植入物的最激动人心的实验来自脊髓刺激，也称为硬膜外刺激。 其中一些机械臂还可以通过刺激截肢部位上方的神经来提供感官反馈，让用户感觉到他或她正在触摸什么。
68150编辑于 2022-08-17 - 来自专栏脑机接口
DIY混合BCI刺激系统：SSVEP-P300 LED刺激
4个用于诱发SSVEP的辐射状绿色刺激由4个Teensy 32位微控制器模块控制，4个用于P300的红色刺激由单独的Teensy模块控制。 硬件描述 对于多SSVEP诱发，使用4个独立的Teensy微控制器平台在绿色径向刺激下产生闪烁频率7、8、9和10 Hz。 制作说明 硬件组装 该系统包括两种刺激设计，一种用于SSVEP诱发，另一种用于诱发P300。对于SSVEP，有4个单独的模块可精确产生4种不同的频率7,8,9和10Hz。 呈现了具有四个低频闪烁的视觉刺激，供用户一次聚焦一个以执行对LEGO机器人的运动命令。对每一个视觉刺激，指令都以最少3 - 4秒的时间发送给机器人。 每个动作的微小延迟约为3-4秒，这是由于执行动作前所需的数据处理时间。 研究人员表示，该硬件平台可作为独立的视觉刺激设备或使用P300事件的事件标记相关实验，用于各种神经病学调查或心理研究。
1.2K10发布于 2020-07-13
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