由神經殘端分析提升神經重建手術成效---術中評估、介入法及功能評估-神經殘端電生理評估-產品導向儀器開發及行為神經生理關連分析(總計畫暨子計畫二)(I)

進行神經修復重建手術時，神經殘端的品質好壞決定手術成果好壞，此議題雖然非常重要，但臨床上竟無讓外科醫師在手術中決定神經殘端品質之工具，在做神經接合手術時用以決定哪部份之神經殘端己受損至必須切除、而哪一部份則可以保留。故本研究計畫，我們將發展一套具評估神經殘端品質功能且能用於術中之工具，並以囓齒動物為模型，利用神經接合手術時神經殘端的品質好壞與長期預後之關連性來顯示其有效程度。本研究的第一個目標是建立一套新的神經殘端評估法，並將此技術以產品導向的概念做設計，最後以模組化的方式做此裝置的實現。我們與共同主持人一同開發之新式的陣列式電極，將神經纖維接觸於該電極中的每一個獨立電極，而每一個接觸點皆可做為電刺激或是電訊號記錄使用。由於神經的刺激與記錄為同步，故神經傳導之速度及反應振幅可同時取得，我們則可運用這些資訊來評估不同神經受損程度及受損長度之神經品質，並將殘端品質與其電生理結果做相關性分析。我們將至少觀察至術後4週以上之時間，評量長期恢復與殘端品質之關連性。第二個研究目標是評量術後長期恢復與神經殘端品質之關連性、運動功能與觸覺功能評估。第一部份，我們使用近期開發之囓齒動物鬍鬚墊(mystacial pad)神經切斷及接合模型，至少觀察至術後4週以上之時間，評量長期恢復與殘端品質之關連性。運動功能評估部份，我們由神經接合處的近端或於大腦運動皮質接受刺激時分析其鬍鬚被誘發的動作行為，刺激法方面我們將開發新式之電刺激及基因光刺激技術(optogenetic stimulation)，並比較二者之信效度差異。觸覺功能評估部份，我們將分析使用所開發之壓電刺激器刺激技術刺激鬍鬚時，動物之初級觸覺區桶狀皮質(barrel cortex)之單一神經元(single unit)反應。計錄神經元活性時，我們除了使用傳統的電生理胞外計錄外，同時也發展活體超高敏感度鈣離子顯影(GCaMP6)技術並使用雙光子顯微鏡觀察與擷取信號。這些新穎的技術將能提升觸覺功能評估上的單神經元分析至群體神經迴路分析之層次。綜合運動與感覺的行為實驗，我們亦將訓練動物使用鬍鬚系統執行在二強迫二選一(two-alternative forced –choice)設計之觸覺粗糙度區辨作業，加以驗證此神經殘端評估法與主動行為表現是的有效程度。本計畫將估為第一子計畫之手術提升法及細胞事件提供神經生理及行為評量基準，並為子計畫三之光學技術做為交互驗證。長期目標為發展產品與解決方案以提供手術室用於電生理神經殘端之評估。我們假設，神經殘端的品質會決定時經重建手術之癒後發展，而我們所提出發展的區段分析技術(“inching” method)將能在連續之神經殘端上找出不良之區段。

系統編號:PC10408-1730
原計畫編號:MOST104-2314-B182-050