Summary
기술, 잠재적인 대상 및 경 피 성 귀의 미주 신경 자극 (taVNS) 인간의 귀에의 적절 한 관리의 방법론 설명 설명 되어 있습니다.
Abstract
비-침략 적 미주 신경 자극 (VNS) 소설, 신흥 transcutaneous 귀의 미주 신경 자극 (taVNS) 이라고 하는 neuromodulatory 기술을 통해 관리 될 수 있습니다. Cervically 이식 VNS 달리 taVNS 미주 시스템을 변조 하는 데 사용 되는 저렴 하 고 비 수술 방법입니다. taVNS 기본 VNS 연구의 급속 한 번역에 대 한 허용 하 고 안전 하 고, 저렴 한, 및 중앙과 주변 질환의 미래 처리를 위한 휴대용 통제 시스템으로 매력적 이다. TaVNS에 대 한 근거와 배경 설명, 전기 및 패라메트릭 고려, 적절 한 귀 타겟팅 및 자극 전극, 개별 인식 임계값 (PT), 그리고 안전의 결정을 통해 주입의 첨부 파일 taVNS의 행정입니다.
Introduction
두개골 신경 X로 더 잘 알려진 미주 신경 신경, 흉부와 복 부에 있는 모든 주요 기관 대상 주변에 걸쳐 여행 하 고 중앙 신경의 brainstem에 유래 (그림 1)1큰 신경으로 이다. 미주 신경 자극 (VNS) 미주 신경의 왼쪽된 자 궁 경부 지점 주위 양극 전극의 수술 주입을 포함 한다. 전기 펄스를 이식된 펄스 발생기 (IPG) 가슴2에 이식 수술을 통해 미주 신경에 전달 됩니다. VNS는 현재 FDA-승인에 대 한 간 질, 내 화, 만성 비만, 병원 방문 및 수술 비용이 많이 드는 절차 이다. VNS의 장기 안전이 잘 설립 하 고, 고 강도의 안전 고려 사항 관계 현재 대부분의 임상 사용3의 지난 25 년 동안 부작용 (쉰 목소리, 목 구멍 통증) 자극 관련 심각한 부작용 없이 관련 .
최근, 비 침 투 적인 형태의 경 피 성 귀의 미주 신경 자극 (taVNS)로 알려진 VNS4를등장 했다. taVNS 미주 신경 (ABVN), 인간의 귀5innervates 쉽게 접근할 수 있는 대상의 귀의 분기에 전기 자극을 제공 합니다. 지난 10 년간 여러 그룹 증명 안전성 및 내성이 방법6,7,8, 중앙과 말 초 신 경계 효과9,10를 포함 하 여의 고 행동 효과7,11,,1213 정신병 인구에서. taVNS는 또한 개인 인지14,15 와 사회적 기능16,,1718의 유망한 증강으로 탐험 되 고. TaVNS 설립 되 고, 그것은 연구자 및 임상 신경, 심리적 외상19, 에서 배열 하는 다양 한 질환에서 설명 하고있다 유망한 VNS 연구를 빠르게 번역 하는 기능을 제공 합니다. 20 , 21, 중독22,23, 염증 그리고이 명24,25.
원칙적으로, taVNS는 통상 관리 transcutaneous 전기 신경 자극 (수만) 근 골격 계 통증 질환26을 치료 하는 데 사용 그릇 비슷합니다. 차이점은 그 taVNS ABVN5에 의해 innervated으로 특정 해 부 귀 대상에 전달 됩니다. 필드는 여전히 결정 하 고 최적의 자극 대상27, 비록 두 개의 가장 일반적인 배치는 외부 귀 운하 (tragus)와 cymba conchae의 앞쪽 벽. 위장 자극 자극 하 여 귀, 귓 지역 믿고 최소한의 ABVN 신경 분포 (그림 2)을가지고 실시 될 수 있습니다. 또는 가짜 전극 활성 사이트에 연결 된 하지만 아무 자극 전달 수동 제어 방법을 통해 전달 될 수 있습니다. 그러나 자극 타악기 패션에 전달 되는 문학에 따르면 자극 매개 변수 그룹 간의 다를 수 있습니다 (펄스 폭: 250-500 µs, 주파수: 10-25 Hz)와 개별된 정 전류에서 (< 5 mA). 자극 현재 개별 지 각 임계값 (PT)의 기능으로 다양 한 농도 탐구 하는 많은 단체와 개인 및 실험 프로토콜에 따라 다릅니다. 태평양 표준시 현재 대상 사이트에서 인식된 감각을 도출의 최소 금액으로 정의 되 고이 보고서에 설명 하는 사용자 지정 순차 테스트 (해충) 소프트웨어에 의해 보통 결정 을 통해 파라메트릭 추정 이다.
taVNS는 실험실 또는 임상 설정에서 관리 될 수 있는 안전 기술입니다. TaVNS의 부작용으로 피부 자극이 나 빨갛게 되는 가장 일반적인 부작용 최소화 됩니다. 대부분의 taVNS 연구 탐색 왼쪽 귀의 자극 그것 여겨진다 안전한, 비록 큰 재판 (Badran 외. 2018)에 데이터 공개 오른쪽 양면 자극 부작용의 위험에 더 증가 했다. 일방적인 왼쪽 자극에 문학 부 때문 우리는 개입으로 왼쪽 면 taVNS 사용 하 여 조사 하는 실험실 연구에 대 한 일반적인 taVNS 설정을 보여주는 것입니다.
Protocol
이 실험 프로토콜에서는 실험실에서 사용 하기 위해 일반적인 taVNS 설정 또는 설정 우리는 대상 자극 임상 청각 운하 (tragus)는 8 m m 직경 부정사 자세에서 앞쪽 벽 라운드 금속 전극. 이러한 방법은 단순히 cymba 외에 전극 위치를 변경 하 여 활성 치료 대안 사이트에 대 한 유사 수 있습니다. 모든 방법 및 절차는 IRB에 의해는 인간 연구 보호 프로그램 (HRPP) 시티 칼리지 뉴욕에서 승인 되었습니다.
1입니다. 자료
- TaVNS 관리에 필요한 모든 자료 (그림 3) 준비가 확인 하십시오. TaVNS 자극 하거나 배터리 내장 안전 메커니즘 의도 하지 않은 전기 서 지를 방지 하는 기존의 전원 콘센트에서 현지 안전 규정을 충족 하거나 전원 공급 장치를 구동 될 수 있습니다. 5의 최대 출력 정 전류 (전류) 자극 기 mA는 필요.
- TaVNS, 둥근 전도성 금속 (주석, Ag/AgCl, 금) 사용 자극 전극 전해질 젤 또는 전도성 붙여넣기 같은 전도성 매체와 결합 (재료의 표 참조). 또는, 전도성 전극 유연한 전도성 탄소 전극과 수도 접착제를 되지 않을 수도 있는 전도성 젤으로 만든 사용 합니다. 절대 장소 전극 전도성 매체 없이 피부에 직접이 참가자에 게 불필요 한 위험을 초래할 수 있습니다 하 고 불편 하거나 통증을 일으킬 수 있습니다.
- 사용 스크립트 소프트웨어를 실행 하는 컴퓨터 ( 재료의 표참조)를 프로그래밍 이며 제어는 자극 및 특정 매개 변수와 함께 자극을 시작 하는 데 사용. 이 매개 변수는 현재 강도 (mA), 펄스 폭 (μ), 주파수 (Hz), 듀티 사이클 (온/오프 시간, s), 세션 시간 (분).
- 알코올 준비 패드 (70% 이소프로필 알코올)를 사용 하 여 귀에 전극 부착 하기 전에 피부 표면 준비. 이 피부 표면에서 표면 오일을 제거 하 고 피부 저항 감소, 안전한 전력 레벨에서 보장 자극 전달 됩니다.
2. 귀를 대상으로 하 고 피부 준비
- 다음과 같은 일반적인 포함 기준을 연구 설정에서 taVNS을 실시 하기 위한 사용 하 여: 나이 18-70, 얼굴 또는 귀 통증, 아니 최근 귀 외상, 심장, 하지 임신을 포함 하 여 아무 금속 임 플 란 트.
- 실험실 환경에서 건강 한 참가자를 포함 하는 실험에서 다음 제외 기준을 사용 하 여: 개인 또는 가족 역사 발작, 분위기, 또는 심혈 관 질환, 알콜 또는 어떤 최근 불법 마약 사용에 의존의 약리 요원 발작 위험을 증가 하기 위하여 알려진입니다.
- 고가 다리와 머리 지원 부정사 또는 다른 편안한 위치에 편안 하 게 침대 또는 자에 참가자 좌석.
- 참가자의 왼쪽된 귀를 검사 합니다. 아무 보석 연결 된 모든 메이크업 로션 제거 됩니다 확인 하십시오. 자극, 태양 화상, 상처, 병 변, 오픈 염증 등의 사이트에 아무 피부 관련 금기는 확인 합니다.
- 자극 대상, 외부는 tragus을 찾는 하 여 외부 귀 운하의 앞쪽 벽에 의해 landmarked 찾아. 자극은 tragus (그림 4) 바로 뒤에 외가도 부분에 전달 됩니다.
- 알코올 준비 패드를 사용 하 여 부드럽게 문질러 대상 사이트 내부와 외부, 피부 저항 감소 및 전도도 증가.
3. 전극 준비 및 배치
- 비-일회용 전극 사용 하 여, 시각적으로, 표면 부식 무료 노출 되도록 전극 검사 합니다. 전극 주제 사이 박테리아의 확산을 방지 하기 위해 소독 됩니다 확인 하십시오. 이 행 해질 수 있다 전극 스크럽 알코올 또는 살 균 물티슈를 사용 하 여. 일회용 전극 사용 하 여, 3.2 단계 건너뜁니다.
- 동등 하 게 전도성 페이스트 전극의 표면에 얇은 층을 확산. 이 전기 자극 사이트를 배포 합니다. 8 m m에 대 한 직경 둥근 전극, 붙여넣기의 완두콩 크기의 금액은 충분. 얇은 층을 형성 하는 좁은 나무 주걱을 사용 하 여 붙여넣기를 확산 < 두 전극에 붙여넣기의 1 m m.
- 장치 해제 하는 동안 자극 장치를 전극 케이블을 연결 하 고 전극의 극성을 확인 (레드/긍정적인 전극: 양극, 블랙/부정적인 전극: 음극 선). 이것으로 중요 한 정보는 대상 지정은 특정 극성-양극 (레드/긍정적인 터미널)은 외가도 안에 놓이고 외부 귀 운하의 앞쪽 벽을 대상으로 하는 전극. 음극 (블랙/부정적인 터미널) 귀는 tragus에 연결의 외부에 앉아 있다. 위장 자극, 양극 귀 앞쪽에 배치 됩니다.
- 외부 귀 운하와는 tragus의 앞쪽 부분을 연락 하는 음극의 앞쪽 벽과 양극 만드는 접촉 tragus에 봄 전극 클립.
참고: 위장 자극을 실시 하는 경우 귓 (활성 컨트롤)에 전극 클립. 또는 가짜 자극 활성 사이트에 자극 클립을 부착 하 고 아무 전류 (수동 제어)를 제공 하 여 전달 될 수 있습니다. - 주제는 그들의 귀에 잘린 전극의 압력을 느낄 것 이다,이 압력은 불편 하거나 파괴 지역 혈 클립 사이트 또는 주제에 의해 감지 하는 육체적 고통에 창백한 흰 피부에 의해 증명으로 확인 해야 합니다. 이 시점 이후 다음 절차 단계에서 설명 될 것입니다 지 각 임계값 (PT)을 결정 합니다.
4. 지 각 임계값 (PT)의 결정
참고: 지 각 임계값은 taVNS 자극의 힘을 결정 하는 데 사용 하는 중요 한 값입니다. 이 값은 전기 절 개 또는 럽 센 세이 션으로 피부에 전기 자극을 인식 하는 데 필요한 최소 금액으로 정의 됩니다.
- PT는 간단한 스텝 업 및 스텝 다운 이진 파라메트릭 검색을 사용 하 여 결정 합니다. 먼저는 자극 설정 하 고 출력 3을 설정 mA. 원하는 펄스 폭 (일반적으로 250-500 μ s)와 주파수에서 taVNS 자극의 1 두번째 기차를 제공 (25 Hz, 응용 프로그램에 따라 달라질 수 있습니다).
-
요청 주제 여부 그들은 자극을 느꼈다. 센 세이 션은 일반적으로 "간 질" 또는 "찌르는" 센 세이 션으로 보고 됩니다.
- 그렇다면, 50% 자극 강도 거절 하 고 4.2 단계를 반복 합니다. 만약 아니, 자극 강도 50% 증가 고 4.2 단계를 반복 합니다.
- 있는 "예" 4의 최소 기록까지 4.2 단계 응답에서 설명 하는 프로세스를 반복 하 여 4번째 예 응답 한 제 후와 서 해야 합니다 태평양 표준시의 (mA)에서 강도는 주제 말한다 그들의 네 번째 예 값 응답으로 것입니다.
- 사용 예제 PT 임계값 찾는 PT 결정에 도움을 표 1 에 나열 됩니다.
5. 자극 제공
- 일단 주제와 함께 편안 하 게 자극 전극 제대로 원하는 대상 및 원하는 펄스 폭 및 주파수에 결정 지 각 임계값에 연결, 자극을 시작 합니다.
-
드라이브 자극 시스템을 데이터 수집 장치 (DAQ)에 펄스를 생성 하는 GUI (stimDesigner,이 원고에 포함 된 프리웨어)를 실행 하는 컴퓨터 연결을 사용 합니다. 소프트웨어는 프로그래밍 가능 설정 (그림 5)으로 TTL 펄스를 출력 한다. TTL 펄스 자극 "트리거" 포트에 BNC 케이블을 통해 보내질 것 이다. 이 인터페이스 소프트웨어/자극 기 인터페이스 변조를 주파수, 듀티 사이클 (온/오프 시간), 및 세션 기간 (그림 6)의 수 있습니다. 사용 하는 GUI는이 원고와 무료, 오픈 소스 자원으로 첨부 됩니다.
- 태평양 표준시8,9의 200% 등 슈퍼 임계값 수준 자극 전달 됩니다 확인 하십시오. 예를 들어, 태평양 표준시는 0.8을 결정 했다 mA, 자극은 1.6에 배달 될 것 이다 엄마.
- 오래 자극 세션 할 때 듀티 사이클에 대 한 지침 따라 확인 합니다. 일반적인 의무 주기 "에" 및 "off" 기간, 또는 20-50% 듀티 사이클 60-120의 30-60 s가 있다.
- 자극 세션 (총 시간)의 길이 변화 한다. 연구는 25% 듀티 사이클에서 30-60 분 자극 세션은 안전 하 고 어떤 심각한 부작용 또는 불리 한 이벤트 무료 것이 좋습니다. 이 세션은 세션 사이 12-24 h로 안전 하 게 반복할 수 있습니다.
참고: taVNS 안전 자극 세션, 더 큰 백분율 듀티 사이클의 긴 기간에 대 한 명확 하지 않습니다 (> 40%), 패러다임, 그리고 더 높은 자극 현재 복용량을 가속.
6. 후 taVNS
- 자극, 완료 될 때 자극 불편과 부작용에 대 한 객관적인 데이터를 기록 합니다. 비록 taVNS, 삽입형 VNS 같은 안전 우려8,28, 모니터 및 기록 감각, 불편, 그리고 0-1029등급에 어떤 악영향 이벤트를 제한 했다.
- 귀를 알코올 준비 패드를 사용 하 여 피사체의 귀에서 깨끗 한 잔여 전도성 붙여넣기 자극 전극을 제거 합니다.
- 알코올을 사용 하 여 청소 및 소독의 귀에에서 제거 되는 즉시 자극 전극.
- 빨갛게 또는 자극에 자극에 대 한 귀를 검사 하 고 모든 관찰을 기록.
Representative Results
적절 한 피부 준비를 실시 하는 경우 지 각 임계값은 반대로 자극 펄스 폭 상관. 펄스 폭 증가 함에 따라 지 각 임계값 감소 (그림 7). 초기 연구 건강 한 개인 (포함/제외 기준을 위에 나열 된 모임)에 태평양 표준시에 펄스 폭의 효과 탐험, 그 결정이 그룹에 의해 결합 된 전체 (n = 15, 7 여성, 연령 26.5 ± 4.99 의미) 100 μ s에서 PT = 3.92 ± 1.1 mA; 200 μ = 2.24 ± 0.74 mA; 500 µs = 1.24 ± 0.41 mA. 이러한 임계값을 제안 제공 최대 5의 용량 일정 전류 자극 mA의 전류는 500 μ s 펄스 폭 매개 변수의 자극에 대 한 필요 하 고 10mA 자극의 최소 낮은 펄스 폭 (표 2)에 대 한 필요. 현재 미세 조정 하는 것이 필요, 0.1 단위로 mA 정확한 자극을 위해 필요 하다.
자극을 제공 200 %PT 쾌활 이며 상대적으로 고통을 같이 고통 숫자에 의해 등급 조정 (NRS) 무료로 확장9,30. NRS 스케일은 0-10 개인 고통을 보고 또는29불편 함에서 고통에 대 한 평가 시스템. 활성 및 가짜 자극 마찬가지로 낮은 통증 수준 평가 (NRS < 모든 자극 펄스 폭에 대 한 3. 좀 더 구체적으로, 25 Hz에서 500 µs의 생물학적 활성 펄스 폭 평균 활성 평가를 보고는 1.98 ± 0.83, 가짜 = = 2.17 ± 1.27 (n = 25, 9 여성, 의미 나이 25.16 ± 4.16 년) (표 3). 다른 매개 변수에 대 한 통증 평가 25 Hz 매개 변수 보다 더 고통 스러운 하 고 세부 정보 그룹의 이전 작품30에서 찾을 수 있습니다.
안전성 및 내성 20-50% 듀티 사이클에서 1 시간 세션에 30 분의 널리 보고 되었습니다 문학에서 같은 날 확산 12-15 h 떨어져12,31여러 세션을 제공 하는 몇 가지 연구와 함께. 아니 심각한 부작용 60 과목 1에서 8 반복된 방문 확산 24 시간 간격의 최소 참여로 여러 일련의 실험에 참여에서 보고 되었습니다.
taVNS,이 원고에 보고 관리 할 때 자율 신 경계 조절, BOLD, fMRI로 측정 된 기능적인 두뇌 활동 변화 유도 시연 되었으며 정신병 질환을 치료 하 고 재활에 도움을 조종 .
그림 1 : 미주 신경의 원심 성 예측 및 횡단면. 넓은 바디에 모든 주요 기관에 신체 효과 미주 신경 대상의 (A) 원심 계획 기능 (B) 횡단면 미주 신경의 내부를 보여주는 일련의 번들 신경 모든 포함 된 신경의 해부학 내 하나의 주요 통로. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 : 귀 대상 taVNS. ABVN을 대상으로 하는 것은 외부 귀 운하, tragus (A1), 또는 cymba conchae (A2)에 의해 특히 landmarked 앞쪽 벽을 자극 하 여 수행할 수 있습니다. 위장 자극은 귓 불 (S)을 관리 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 : 구성 요소 키. 최소 taVNS의 적절 한 관리에 대 한 구성 요소는 다음 필요 (A) 귀 자극 전극, (B) 전도성 젤 및 알코올 준비 패드, TTL 펄스 (D 를 주고받을 수 있는 (C) 컴퓨터 ) 정 전류 자극 자극 하. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : 예 설치. 이 사진은 왼쪽된 귀를 실험 패러다임을 위치에서의 개별 수신 taVNS. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5 : 자극을 위해 사용 하는 GUI의 스크린샷을. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6 : 전기 자극 파형 조작. 다양 한 매개 변수에서 직접 구형 파 전류를 전달할 수 있습니다. 이 그림에서는 원하는 생물 학적 효과 달성 하기 위하여 바뀔 수 있는 파형의 키 속성을 보여 줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 7 : 펄스 폭 증가 지 각 임계값 값. 펄스 폭 증가 함에 따라 지 각 임계값 (PT) 감소 합니다. 가장 건강 한 개인이 평균값의 2 표준 편차 (SD) 내에서 PT를 할 것 이다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
표 1: 지 각 임계값 (PT)을 확인 하는 방법의 예. 이 표에서 시퀀스 예의 예/아니오 응답 패라메트릭하게 PT를 결정 하는 데 사용.
표 2: 자극 전류 레벨. MA 전류 자극의 값 (200 %PT) 각 펄스 폭 (n = 15).
표 3: PT, 자극 전류 및 고통 제안된 자극 매개 변수에 대 한 값. MA 전류 자극의 값 (200 %PT) 각 펄스 폭 (n = 25).
보충 파일: 프리웨어가이 프로토콜에 사용 되는 GUI. 이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.
Discussion
모든 소설 형식에서 설명 된 모든 단계는 taVNS의 안전 관리에 중요 합니다. 궁극적인 관심사의 주제 안전 뿐만 아니라 적절 한 검사, 또한 주제에 대 한 자극 하는 동안 모니터링을 통해 taVNS 불편 하기 전에 완화 위험, 고통, 또는 부작용 포함입니다. 여기에 taVNS 관리에 대 한 세 가지 가장 중요 한 고려 사항이입니다. TaVNS에 대 한 심사 금기-금기는 다음과 같습니다: 심혈 관 질환, 얼굴 또는 귀 통증, 최근 귀 외상의 모든 현재 또는 과거 역사, 목의 위 금속 임 플 란 트. 적절 한 주제 피부 준비를 위해 알코올로 피부 표면에서 표면 오일, 먼지, 또는 메이크업을 제거 전극의 전도도 함께 도움이, 자극 전압 자극 기, 운전 하는 데 필요한 줄어들고 궁극적으로 더 결과 쾌활 하 고 안전 하 게 자극 세션입니다. 그것은 하는 자극 전극 낮은 출력 Transcranial 전기 자극 (LOTES) 지침32회의 사용 하 여 권장 합니다. LOTES 머리의 자극에 대 한 내장 된 전기 자극에 대 한 지침 및 업계 표준을 설정 하 고 목과 그것은 그들의 자신의 시스템을 구축 하기 전에이 문서를 읽을 그룹에 대 한 격려. 어느 한 FDA 허가 플러그인 자극 기를 사용 하는 것이 좋습니다 ( 재료의 표참조), 또는 낮은 전압 (< 50 V), 배터리 전원, 적절 한 안전 대책을 의도 하지 않은 초과 배달의 전류를 피하기 위해 기본 제공 일정 전류 자극 기 자극 사이트. 전극 제조 및 조립 taVNS에 구체적인 사용에 대 한 확인 하십시오. 현재 제조 및 엔지니어링 지침 따라 참조로 실험실에서 만든 사용자 지정된 시스템을 사용 하는 경우 확인 하십시오.
TaVNS에 대 한 고려 사항은 정 전류 자극 기의 전압 출력 수 피부 저항을 극복 하 고 자극에 필요한 전류를 제공 하는 것입니다. 옴의 법칙 (V = IR) 전류 (I)과 피부 저항 (R)의 관계를 보여 줍니다. 최소 20 V 탁상 자극 underpowered 시스템을 방지 하는 것이 좋습니다. 두 피 또는 환경에서 생성 된 열 전도성 붙여넣기 저하 될 수 있습니다. 이 경우, 자극을 중지 하 고 다시 피부를 준비 하는 것이 좋습니다 및 전극 새로운 전도성 붙여넣기.
TaVNS의 한계는 광대 한 매개 변수 공간입니다. 그것은 더 중요 한로 알려진-펄스 폭 또는 주파수. 이러한 질문에 대답 하는 최근 taVNS 재판에 부족 한 데이터입니다. 다양 한 펄스 폭, 주파수와 자극 전류13,33,,3435,36,37에서 파생 되는 다양 한 행동 효과 38,39.
이 시점에서 그것은 500 µs 가장 생물학적으로 활성9폭 펄스 좋습니다. 주파수에 관하여 그것은 입증 되었습니다 25 Hz 효과적인 주파수는 비록 현재 조사가 더 높은 주파수 등 최적의 (> 25 Hz), 양측 자극 (왼쪽 및 오른쪽 귀)와 조사 가능한 버스트 패러다임 실시 되고있다. 자극, 대체 자극 사이트 및 듀티 사이클 최적화의 다른 매개 변수를 탐색 하는 연구는 전진 하 고 taVNS 메서드를 수정 필요 합니다.
taVNS 기존의 VNS에 유망한 비-침략 적 대안 이다. taVNS 제공 저렴 (< 시연된 실험적인 체제에 $5000 비용을 사용 하는 자극의 종류에 크게 의존) 및 동물 모델의 다양 한에서 VNS의 사용을 탐험에 긍정적인 결과 번역 하는 데 사용할 수 있습니다 간단 방법 장애, noninvasively 자율 신 경계 조절 잠재적으로 소형화 및 재택 neuromodulation 정신병 및 기타 질환의 치료에 대 한 최적화.
TaVNS의 미래 잠재력 및 가능한 응용 프로그램은 광대 한. 우울증, 간 질, taVNS 쌍 재활을 복원 하거나 동작40의 학습 가속 훈련 염증 반응을 감소와 같은 taVNS 정신병 무질서를 위한 유망한 외래 또는 독립 실행형 처리 될 수 있습니다. 41 , 42, 잠재적으로 성능 및 자율 기능8,10향상 하는 데 사용할 수 있습니다.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
이 간행물에 보고 된 연구는 국립 연구소의 건강 국립 센터의 Neuromodulation 재활, 사우스 캐롤라이나의 의학 대학에 수 여 되었다 NIH/NICHD 보조금 번호 P2CHD086844에 대 한에서 자금을 지원 했다. 내용은 전적으로 저자의 책임 하 고 반드시 NIH 또는 NICHD 공식 의견을 대표 하지는 않습니다.
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
References
- Berthoud, H. R., Neuhuber, W. L. Functional and chemical anatomy of the afferent vagal system. Autonomic Neuroscience. 85 (1-3), 1-17 (2000).
- George, M. S., et al. Vagus nerve stimulation: a new form of therapeutic Brain Stimulation. CNS Spectrums. 5 (11), 43-52 (2000).
- Nemeroff, C. B., et al. VNS therapy in treatment-resistant depression: clinical evidence and putative neurobiological mechanisms. Neuropsychopharmacology. 31 (7), 1345-1355 (2006).
- Ventureyra, E. C. Transcutaneous vagus nerve stimulation for partial onset seizure therapy. Child's Nervous System. 16 (2), 101-102 (2000).
- Peuker, E. T., Filler, T. J. The nerve supply of the human auricle. Clinical Anatomy. 15 (1), 35-37 (2002).
- Kreuzer, P. M., et al. Transcutaneous vagus nerve stimulation: retrospective assessment of cardiac safety in a pilot study. Frontiers in Psychiatry. 3, 70 (2012).
- Kreuzer, P. M., et al. Feasibility, safety and efficacy of transcutaneous vagus nerve stimulation in chronic tinnitus: an open pilot study. Brain Stimulation. 7 (5), 740-747 (2014).
- Badran, B. W., et al. Short trains of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) have parameter-specific effects on heart rate. Brain Stimulation. 11 (4), 699-708 (2018).
- Badran, B. W., et al. Neurophysiologic effects of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) via electrical stimulation of the tragus: A concurrent taVNS/fMRI study and review. Brain Stimulation. 11 (3), 492-500 (2018).
- Clancy, J. A., et al. Non-invasive vagus nerve stimulation in healthy humans reduces sympathetic nerve activity. Brain Stimulation. 7 (6), 871-877 (2014).
- Usichenko, T., Hacker, H., Lotze, M. Transcutaneous auricular vagal nerve stimulation (taVNS) might be a mechanism behind the analgesic effects of auricular acupuncture. Brain Stimulation. 10 (6), 1042-1044 (2017).
- Rong, P., et al. Effect of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation on major depressive disorder: A nonrandomized controlled pilot study. Journal of Affective Disorders. 195, 172-179 (2016).
- Bauer, S., et al. Transcutaneous vagus nerve stimulation (tVNS) for treatment of drug-resistant epilepsy: a randomized, double-blind clinical trial (cMPsE02). Brain Stimulation. 9 (3), 356-363 (2016).
- Jacobs, H. I., Riphagen, J. M., Razat, C. M., Wiese, S., Sack, A. T. Transcutaneous vagus nerve stimulation boosts associative memory in older individuals. Neurobiology of Aging. 36 (5), 1860-1867 (2015).
- Jongkees, B. J., Immink, M. A., Finisguerra, A., Colzato, L. S. Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation (tVNS) Enhances Response Selection During Sequential Action. Frontiers in Psychology. 9, 1159 (2018).
- Sellaro, R., de Gelder, B., Finisguerra, A., Colzato, L. S. Transcutaneous vagus nerve stimulation (tVNS) enhances recognition of emotions in faces but not bodies. Cortex. 99, 213-223 (2018).
- Jin, Y., Kong, J. Transcutaneous vagus nerve stimulation: a promising method for treatment of autism spectrum disorders. Frontiers in Neuroscience. 10, (2016).
- Colzato, L. S., Ritter, S. M., Steenbergen, L. Transcutaneous vagus nerve stimulation (tVNS) enhances divergent thinking. Neuropsychologia. 111, 72-76 (2018).
- George, M. S., et al. Vagus nerve stimulation for the treatment of depression and other neuropsychiatric disorders. Expert Review of Neurotherapeutics. 7 (1), 63-74 (2007).
- Kong, J., Fang, J., Park, J., Li, S., Rong, P. Treating Depression with Transcutaneous Auricular Vagus Nerve Stimulation: State of the Art and Future Perspectives. Frontiers in Psychiatry. 9, 20 (2018).
- Dawson, J., et al. Safety, feasibility, and efficacy of vagus nerve stimulation paired with upper-limb rehabilitation after ischemic stroke. Stroke. 47 (1), 143-150 (2016).
- Liu, H., et al. Vagus nerve stimulation inhibits heroin-seeking behavior induced by heroin priming or heroin-associated cues in rats. Neuroscience Letters. 494 (1), 70-74 (2011).
- Zhang, Y., et al. Chronic Vagus Nerve Stimulation Improves Autonomic Control and Attenuates Systemic Inflammation and Heart Failure Progression in a Canine High-Rate Pacing ModelCLINICAL PERSPECTIVE. Circulation: Heart Failure. 2 (6), 692-699 (2009).
- De Ridder, D., Kilgard, M., Engineer, N., Vanneste, S. Placebo-controlled vagus nerve stimulation paired with tones in a patient with refractory tinnitus: a case report. Otology & Neurotology. 36 (4), 575-580 (2015).
- Shim, H. J., et al. Feasibility and safety of transcutaneous vagus nerve stimulation paired with notched music therapy for the treatment of chronic tinnitus. Journal of Audiology & Otology. 19 (3), 159-167 (2015).
- Chesterton, L. S., Foster, N. E., Wright, C. C., Baxter, G. D., Barlas, P. Effects of TENS frequency, intensity and stimulation site parameter manipulation on pressure pain thresholds in healthy human subjects. Pain. 106 (1-2), 73-80 (2003).
- Badran, B. W., et al. Tragus or cymba conchae? Investigating the anatomical foundation of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS). Brain Stimulation. 11 (4), 947-948 (2018).
- Ramsay, R. E., et al. Vagus nerve stimulation for treatment of partial seizures: 2. Safety, side effects, and tolerability. First International Vagus Nerve Stimulation Study Group. Epilepsia. 35 (3), 627-636 (1994).
- Farrar, J. T., Young, J. P., LaMoreaux, L., Werth, J. L., Poole, R. M. Clinical importance of changes in chronic pain intensity measured on an 11-point numerical pain rating scale. Pain. 94 (2), 149-158 (2001).
- Badran, B. W., et al. Short trains of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) have parameter-specific effects on heart rate. Brain Stimulation. , (2018).
- Bauer, S., et al. Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation (tVNS) for Treatment of Drug-Resistant Epilepsy: A Randomized, Double-Blind Clinical Trial (cMPsE02). Brain Stimulation. 9 (3), 356-363 (2016).
- Bikson, M., et al. Limited output transcranial electrical stimulation (LOTES-2017): Engineering principles, regulatory statutes, and industry standards for wellness, over-the-counter, or prescription devices with low risk. Brain Stimulation. 11 (1), 134-157 (2018).
- Kraus, T., et al. BOLD fMRI deactivation of limbic and temporal brain structures and mood enhancing effect by transcutaneous vagus nerve stimulation. Journal of Neural Transmission. 114 (11), 1485-1493 (2007).
- Kraus, T., et al. CNS BOLD fMRI effects of sham-controlled transcutaneous electrical nerve stimulation in the left outer auditory canal-a pilot study. Brain Stimulation. 6 (5), 798-804 (2013).
- Fallgatter, A., et al. Far field potentials from the brain stem after transcutaneous vagus nerve stimulation. Journal of Neural Transmission. 110 (12), 1437-1443 (2003).
- Fallgatter, A. J., Ehlis, A. -C., Ringel, T. M., Herrmann, M. J. Age effect on far field potentials from the brain stem after transcutaneous vagus nerve stimulation. International Journal of Psychophysiology. 56 (1), 37-43 (2005).
- Polak, T., et al. Far field potentials from brain stem after transcutaneous vagus nerve stimulation: optimization of stimulation and recording parameters. Journal of Neural Transmission. 116 (10), 1237-1242 (2009).
- Greif, R., et al. Transcutaneous electrical stimulation of an auricular acupuncture point decreases anesthetic requirement. The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 96 (2), 306-312 (2002).
- Wang, S. -M., Peloquin, C., Kain, Z. N. The use of auricular acupuncture to reduce preoperative anxiety. Anesthesia & Analgesia. 93 (5), 1178-1180 (2001).
- Badran, B. W., et al. Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) for improving oromotor function in newborns. Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. , (2018).
- Borovikova, L. V., et al. Vagus nerve stimulation attenuates the systemic inflammatory response to endotoxin. Nature. 405 (6785), 458-462 (2000).
- Ulloa, L. The vagus nerve and the nicotinic anti-inflammatory pathway. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (8), 673-684 (2005).