科学家们有了一种新工具，可以精确地阐明神经疼痛的根源。

　　麻省理工学院的工程师们已经开发出一种柔软的可植入纤维，可以将光传递到全身的主要神经。当这些神经在基因上被操纵以对光作出反应时，纤维可以向神经发送光脉冲以抑制疼痛。光纤具有较强的柔韧性，可随身体伸展。

　　这种新纤维是一种实验工具，科学家可以用它来探索动物模型中周围神经疾病的原因和潜在的治疗方法。当大脑和脊髓外的神经受损时，周围神经疼痛就会发生，导致受影响肢体的刺痛、麻木和疼痛。据估计，美国有超过2000万人患有周围神经病变。

　　“目前用于研究神经疾病的设备是由限制运动的坚硬材料制成的，因此，如果涉及到疼痛，我们就无法真正研究脊髓损伤和恢复，”马萨诸塞大学阿默斯特分校生物医学工程助理教授思远·拉奥(Siyuan Rao)说，他在麻省理工学院做博士后时完成了部分工作。“我们的纤维可以适应自然运动，在不限制物体运动的情况下发挥作用。这可以给我们更精确的信息。”

　　“现在，人们有了一种工具来研究与周围神经系统有关的疾病，在非常动态、自然和不受约束的条件下，”22岁的刘欣悦博士补充说，他现在是密歇根州立大学(MSU)的助理教授。

　　他们团队的新纤维的细节今天发表在《自然方法》杂志上。Rao和Liu在麻省理工学院的合著者包括化学研究生Atharva Sahasrabudhe;赵玄和，机械工程、土木与环境工程教授;材料科学与工程教授Polina Anikeeva，以及密歇根州立大学、马萨诸塞大学阿默斯特分校、哈佛医学院和美国国立卫生研究院的其他人。

　　超越大脑

　　这项新研究源于该团队希望将光遗传学的应用范围扩大到大脑之外。光遗传学是一种通过基因工程使神经对光作出反应的技术。暴露在这种光线下可以激活或抑制神经，这可以为科学家提供有关神经如何工作以及与周围环境相互作用的信息。

　　神经科学家已经在动物身上应用光遗传学来精确追踪一系列脑部疾病的神经通路，包括成瘾、帕金森氏症、情绪和睡眠障碍——这些信息导致了针对这些疾病的靶向治疗。

　　迄今为止，光遗传学主要应用于大脑，这是一个缺乏疼痛感受器的区域，这使得刚性装置的植入相对无痛。然而，刚性装置仍然会损伤神经组织。麻省理工学院的研究小组想知道这项技术是否可以扩展到大脑外的神经。就像大脑和脊髓一样，周围系统中的神经也会经历一系列的损伤，包括坐骨神经痛、运动神经元疾病和全身麻木和疼痛。

　　光遗传学可以帮助神经科学家确定周围神经疾病的具体原因，并测试缓解这些疾病的疗法。但在大脑之外实施这项技术的主要障碍是运动。周围神经不断受到周围肌肉和组织的推拉。如果在外围使用刚性硅设备，它们将限制动物的自然运动，并可能导致组织损伤。

　　晶体和光

　　研究人员希望开发出一种可以与身体一起工作和移动的替代品。他们的新设计是一种柔软、可拉伸、透明的纤维，由水凝胶制成，水凝胶是一种橡胶状的、生物相容性的聚合物和水的混合物，他们调整了它们的比例，制造出微小的、纳米级的聚合物晶体，分散在更像果冻的溶液中。

　　光纤包含两层——一个芯层和一个外壳或“包层”。该团队混合了每层的溶液，以产生特定的晶体排列。这种排列使每一层都有特定的、不同的折射率，这些层合在一起，防止任何穿过光纤的光逃逸或散射。

　　研究小组在老鼠身上测试了这种光纤，这些老鼠的神经经过基因改造，可以对激发神经活动的蓝光做出反应，也可以对抑制神经活动的黄光做出反应。他们发现，即使植入了纤维，老鼠也能在轮子上自由奔跑。经过两个月的轮毂练习，总计约30,000次，研究人员发现这种纤维仍然坚固耐用，抗疲劳，还可以有效地传递光来触发肌肉收缩。

　　然后，研究小组打开黄色激光，让它穿过植入的纤维。使用标准的实验室程序来评估疼痛抑制，他们观察到老鼠对疼痛的敏感度远低于没有受到光刺激的啮齿动物。这些纤维能够显著地抑制光刺激小鼠的坐骨疼痛。

　　研究人员将这些纤维视为一种新工具，可以帮助科学家识别疼痛和其他周围神经紊乱的根源。

　　刘说:“我们正专注于将纤维作为一种新的神经科学技术。”“我们希望能帮助剖析周围神经系统疼痛的机制。随着时间的推移，我们的技术可能有助于确定慢性疼痛和其他衰弱疾病(如神经变性或损伤)的新型机械疗法。”

　　这项研究得到了美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会、美国陆军研究办公室、麦戈文脑研究所、Hock E. Tan和K. Lisa Yang自闭症研究中心、K. Lisa Yang脑-体中心以及大脑和行为研究基金会的部分支持。