Methodologische eenbeschrijving van de techniek, doelwit en goede rechtsbedeling transkutane auricular nervus vagus stimulatie (taVNS) op het menselijk oor wordt beschreven.
Niet-invasieve nervus vagus stimulatie (VNS) kan worden toegediend via een roman, opkomende neuromodulatory techniek die bekend staat als transkutane auricular nervus vagus stimulatie (taVNS). In tegenstelling tot cervically geïmplanteerd VNS is taVNS een goedkoop en niet-chirurgische methode voor het moduleren van de vagus-systeem. taVNS is aantrekkelijk, omdat het voorziet in snelle vertaling van VNS basisonderzoek en als een veilig, goedkoop, en draagbare neurostimulatie-systeem voor de toekomstige behandeling van ziekte van het centrale en perifere fungeert. De achtergrond en de motivering van de taVNS wordt beschreven, samen met elektrische en parametrische overwegingen, goede oor targeting en bevestiging van stimulatie elektroden, individuele toediening via bepaling van perceptie drempel (PT) en kluis beheer van taVNS.
Craniale zenuw X, beter bekend als de nervus vagus, is een grote zenuw darmstelsel, die in de hersenstam van het centrale zenuwstelsel en reizen in de periferie ontstaat, gericht op elke grote orgel in de borstkas en de buik (Figuur 1)1. Nervus vagus stimulatie (VNS) omvat chirurgische implantatie bipolaire elektrode rond de linker cervicale tak van de nervus vagus. Elektrische pulsen worden afgeleverd bij de nervus vagus via een geïmplanteerde pulse generator (IPG) chirurgisch geïmplanteerd in de borst-2. Hoewel VNS momenteel FDA goedgekeurd voor epilepsie, vuurvaste depressie en chronische zwaarlijvigheid is, is het een dure procedure waarvoor een ziekenhuis bezoek en chirurgie. Veiligheid op lange termijn van de VNS is goed ingeburgerd, en de meerderheid van de veiligheid overwegingen verwijzing stroomsterkte gerelateerde bijwerkingen (hese stem, keelpijn) zonder ernstige stimulatie-gerelateerde bijwerkingen in de afgelopen 25 jaar van het klinische gebruik3 .
Onlangs, heeft een noninvasive vorm van VNS bekend als transkutane auricular nervus vagus stimulatie (taVNS)4ontstaan. taVNS levert elektrische stimulatie aan de auricular tak van de nervus vagus (ABVN), een gemakkelijk doelwit dat het menselijk oor-5 bevordert. Het laatste decennium, verscheidene groepen is gebleken dat de veiligheid en verdraagbaarheid van deze methode6,7,8, met inbegrip van centrale en perifere zenuwstelsel effecten9,10, en gedragsmatige gevolgen7,11,12,13 in neuropsychiatrische populaties. taVNS is ook onderzocht in individuen als een veelbelovende enhancer cognitieve14,15 en sociale functionerende16,17,18. Als taVNS is steeds gevestigd, biedt het de mogelijkheid voor onderzoekers en clinici te snel vertalen de veelbelovende VNS-onderzoek dat is beschreven in verschillende aandoeningen, variërend van neurologische en psychologische trauma’s19, 20 , 21, verslaving22, ontsteking23en tinnitus24,25.
In principe is taVNS methodologisch vergelijkbaar met traditioneel door de overheid gereguleerde transcutane elektrische zenuwstimulatie (TENS) gebruikt voor de behandeling van pijn van de spier-en skeletaandoeningen26. Het verschil is dat taVNS aan specifieke anatomische oor doelen die worden verondersteld worden geïnnerveerd door de ABVN-5wordt geleverd. Het veld is nog steeds het bepalen van optimale stimulatie doelstellingen27, hoewel de twee meest voorkomende plaatsingen de voorste muur van de uitwendige gehoorgang (tragus) en de cymba conchae zijn. Sham stimulatie kan plaatsvinden door het stimuleren van de oorlel van het oor, een gebied geloofde dat minimale van de innervatie van de ABVN arm (Figuur 2). Anderzijds mogen sham worden geleverd via een passieve controle methode waarin elektroden zijn gekoppeld aan actieve sites, maar geen stimulatie wordt geleverd. Stimulatie parameters kunnen verschillen tussen groepen, maar volgens de literatuur, stimulatie wordt geleverd in een Pulsatiele mode (pulse breedte: 250-500 µs, frequentie: 10 – 25 Hz) en geleverd op een geïndividualiseerde constante stroom (< 5 mA). Stimulatie huidige verschilt per individuele en experimentele protocol, met vele groepen verkennen verschillende intensiteiten als een functie van een individuele perceptuele drempel (PT). De PT wordt gedefinieerd als de minimale hoeveelheid huidige aanleiding kunnen geven tot een waargenomen sensatie op de doelsite en is meestal bepaald via parametrische schatting door aangepaste sequentiële testen (PEST) software in dit verslag beschreven.
taVNS is een veilige techniek die kan worden beheerd in het laboratorium of de klinische setting. Bijwerkingen van taVNS zijn minimaal, met irritatie van de huid of roodheid wordt het meest voorkomende neveneffect. Meeste taVNS studies verkennen stimulatie van het linker oor, zoals het is verondersteld om veiliger, hoewel gegevens in een grote proces (Badran et al. 2018) onthullen dat rechterpagina stimulatie geen toename in het risico van ongewenste voorvallen heeft. Als gevolg van de rijkdom van literatuur in unilaterale-linkerkant stimulatie, zullen we illustreren de set-up van de typische taVNS voor laboratoriumonderzoek onderzoek naar het gebruik van de linkerpagina taVNS als een interventie.
Zoals in alle nieuwe modaliteiten zijn alle beschreven stappen cruciaal voor het veilige beheer van taVNS. Ultieme zorg is onderwerp veiligheid, waarin niet alleen verzachtende risico’s voordat de taVNS via de juiste screening, maar ook controle onderwerpen tijdens de stimulatie voor ongemak, pijn of ongewenste voorvallen. Hier zijn de drie meest belangrijke overweging voor het beheer van taVNS. Screening voor taVNS contra – contra-indicaties zijn als volgt: elke huidige of vroegere geschiedenis van cardiovasculaire aandoeningen, gezichtsbehandeling of oor pijn, recente oor trauma, metal implantaten boven het niveau van de nek. Voorbereiding juiste onderwerp huid, het verwijderen van elk oppervlak olie, vuil of make-up van het oppervlak van de huid met alcohol helpt met de geleidbaarheid van de elektroden, vermindert spanning van de stimulatie nodig om te rijden de stimulator en uiteindelijk resulteert in een meer draaglijk en veilige stimulatie sessie. Het wordt aangemoedigd om een stimulator en elektroden voldoen aan lage Output transcraniale elektrische stimulatie (LOTES) richtsnoeren32te gebruiken. LOTES stelt richtsnoeren en industriestandaarden voor elektrische stimulatoren die zijn gebouwd voor stimulatie van het hoofd en nek en het wordt aangemoedigd voor groepen tot dit document te lezen vóór de bouw van hun eigen systemen. Het is aanbevolen om gebruik van ofwel een FDA-gewist plug-in stimulator (Zie Tabel of Materials), of een lage spanning (< 50 V), batterij aangedreven, constante huidige stimulator met passende veiligheidsmaatregelen om te voorkomen dat onbedoelde overmatige levering van huidige ingebouwde naar de site van de stimulatie. Ervoor zorgen dat de elektroden zijn gefabriceerd en geassembleerd voor specifiek gebruik in taVNS. Ervoor zorgen dat de huidige productie en engineering van richtsnoeren worden gevolgd als een referentie als lab-en-klare aangepaste systemen worden gebruikt.
Een overweging voor taVNS is om ervoor te zorgen dat de output van de spanning van de constante huidige stimulator kan overwinnen van de weerstand van de huid en het leveren van de huidige vereist voor stimulatie. De wet van Ohm (V = IR) laat de relatie tussen stroom (I) en de huid weerstand (R). Een minimum van een 20 V tafelblad stimulator wordt aanbevolen om te voorkomen dat een ondermaatse systeem. Warmte uit de hoofdhuid of het milieu kan worden afgebroken de geleidende pasta. Als dit gebeurt, wordt u geadviseerd te stoppen stimulatie en opnieuw prep huid en elektroden met nieuwe geleidende plakken.
Een beperking van de taVNS is de enorme parameter ruimte. Het is onbekend over die meer belangrijk — pulsbreedte of frequentie. Er is een gebrek aan gegevens in recente taVNS processen die dergelijke vragen beantwoorden. De verschillende gedrags effecten zijn afgeleid van een verscheidenheid van puls breedte, frequenties en stimulatie stromingen13,33,34,35,,36,,37, 38,39.
Op dit moment, is het gesuggereerd dat de 500 µs pulse breedte om de meest biologisch actieve9. Met betrekking tot de frequentie, is gebleken dat 25 Hz een doeltreffende frequentie is, hoewel het huidige onderzoek naar optimale zoals hogere frequenties (> 25 Hz), bilaterale stimulatie (links en rechts oren) en geneesmiddelen burst paradigma’s zijn gevoerd. Verkennen van verschillende parameters van stimulatie, alternatieve stimulatie sites en plicht cyclus optimalisatie studies zijn nodig om verder en verfijnen van de taVNS-methode.
taVNS is een veelbelovende niet-invasieve alternatief voor conventionele VNS. taVNS biedt een goedkope (< 5.000 dollar in de aangetoonde experimentele opzet, kosten sterk afhankelijk van de soort stimulator gebruikt) en eenvoudige methode die kan worden gebruikt voor het vertalen van de positieve bevindingen in het verkennen van het gebruik van VNS op een verscheidenheid van diermodellen stoornissen, noninvasively het moduleren van het autonome zenuwstelsel, en potentieel verkleind en geoptimaliseerd voor at-home neuromodulatie voor de behandeling van neuropsychiatrische en andere aandoeningen.
De toekomstige potentiële en mogelijke toepassingen van de taVNS zijn enorm. taVNS kan dienen als een veelbelovende aanvulling of standalone behandeling van neuropsychiatrische aandoeningen zoals depressie en epilepsie, taVNS-gepaarde revalidatie training te herstellen of te versnellen met het leren van een gedrag40, verlagen inflammatoire respons 41 , 42, en potentieel kan worden gebruikt om prestaties en autonome functie8,10te verbeteren.
The authors have nothing to disclose.
Onderzoek gemeld in deze publicatie werd gesteund door financiële middelen van de nationale instituten van gezondheid nationale centrum voor neuromodulatie voor rehabilitatie, NIH/NICHD Grant nummer P2CHD086844 die werd toegekend aan de medische universiteit van South Carolina. De inhoud is uitsluitend de verantwoordelijkheid van de auteurs en vertegenwoordigen niet noodzakelijk de officiële standpunten van de NIH of NICHD.
70% Isopropyl Alcohol Wipes | Any | N/A | Any alcohol preparation pads used for skin in appropriate. |
Constant Current Stimulator (Triggerable) | Soterix Medical | N/A | Stimulator manufactured for custom use by Soterix Medical |
Disposable Conductive Electrodes | Custom Built | N/A | Stimulation electrodes are custom built at the City College Neural Engineering Lab (Badran/Bikson) |
Matlab Software w/ Stimulation GUI | MathWorks | N/A | MATLAB used for programing pulse pattern |
Ten20 Conductive Paste | Weaver and Company | N/A | Conductive paste used for administration of stimulation |