تحفيز العصب المبهم الأذني عبر الجلد على الأذن البشرية

الملخص

المصدر: Badran, B. W., et al. الإدارة المختبرية لتحفيز العصب المبهم الأذني عبر الجلد (taVNS): التقنية والاستهداف والاعتبارات. J. Vis. Exp. (2019)

يوضح هذا الفيديو تحفيز العصب المبهم الأذني عبر الجلد (taVNS) ، وهي طريقة غير جراحية لتعديل نشاط الدماغ. يتم وضع الأقطاب الكهربائية على الجدار الأمامي لقناة الأذن الخارجية والزنمة ، مستهدفة الفرع الأذني للعصب المبهم (ABVN). عند تحفيزها ، ينتقل النبض العصبي الناتج إلى جذع الدماغ ، حيث يؤثر على مناطق متعددة من الدماغ ووظائفها

البروتوكول

تم تنفيذ جميع الإجراءات التي تشمل المشاركين البشريين وفقا للمبادئ التوجيهية المؤسسية والوطنية والدولية لرعاية الإنسان وتم مراجعتها من قبل مجلس المراجعة المؤسسية المحلية.

1. المواد

1. تأكد من تحضير جميع المواد المطلوبة لإدارة taVNS (الشكل 1). قد يكون محفز taVNS إما جهازا يعمل بالبطارية يفي بلوائح السلامة المحلية أو مدعوما بمأخذ كهربائي تقليدي مزود بآليات أمان مدمجة تمنع الزيادات الكهربائية غير المقصودة. مطلوب محفز تيار ثابت (يتم التحكم فيه بالتيار) بحد أقصى 5 مللي أمبير.
2. بالنسبة إلى taVNS ، استخدم أقطاب تحفيز مصنوعة من معدن موصل دائري (قصدير ، Ag / AgCl ، ذهب) جنبا إلى جنب مع وسط موصل مثل هلام الإلكتروليت أو المعجون الموصل (انظر جدول المواد). بدلا من ذلك ، استخدم أقطاب كهربائية موصلة مصنوعة من أقطاب كربونية موصلة مرنة وهلام موصل قد يكون أو لا يكون لاصقا. لا تضع أبدا أقطاب كهربائية مباشرة على الجلد بدون وسيط موصل ، لأن هذا قد يشكل خطرا غير ضروري على المشارك ويمكن أن يسبب عدم الراحة أو الألم.
3. استخدم برنامج البرنامج النصي الذي يعمل بالكمبيوتر (انظر جدول المواد) المبرمج والمستخدم للتحكم في المحفز وبدء التحفيز بمعلمات محددة. تتضمن هذه المعلمات شدة التيار (مللي أمبير) وعرض النبضة (μs) والتردد (هرتز) ودورة التشغيل (وقت التشغيل/الإيقاف، ثانية) ومدة الجلسة (دقيقة).
4. استخدم ضمادات تحضير الكحول (70٪ كحول الأيزوبروبيل) لتحضير سطح الجلد قبل توصيل الأقطاب الكهربائية بالأذن. هذا يزيل الزيوت السطحية من الجلد ويقلل من مقاومة الجلد ، مما يضمن توصيل التحفيز بمستويات طاقة آمنة.

2. استهداف الأذن وإعداد الجلد

1. استخدم معايير الإدراج العامة التالية لإجراء taVNS في بيئة البحث: العمر 18-70 ، لا يوجد ألم في الوجه أو الأذن ، لا توجد صدمة حديثة في الأذن ، لا توجد غرسات معدنية بما في ذلك أجهزة تنظيم ضربات القلب ، غير حامل.
2. في التجارب التي تشمل مشاركين أصحاء في بيئة معملية، استخدم معايير الاستبعاد التالية: التاريخ الشخصي أو العائلي للنوبات أو المزاج أو اضطرابات القلب والأوعية الدموية، أو الاعتماد على الكحول أو تعاطي المخدرات غير المشروعة حديثا، على أي عوامل دوائية معروفة بأنها تزيد من خطر النوبات.
3. اجلس المشارك على سرير مريح أو كرسي في وضع مريح أو أي وضع مريح آخر مع رفع الساقين ودعم الرأس.
4. افحص الأذن اليسرى للمشارك. تأكد من عدم إرفاق أي مجوهرات وإزالة جميع المكياج والغسول. تأكد من عدم وجود موانع متعلقة بالجلد في موقع التحفيز ، بما في ذلك حروق الشمس والجروح والآفات والقروح المفتوحة.
5. ابحث عن هدف التحفيز ، الذي يتميز بالجدار الأمامي لقناة الأذن الخارجية خارجيا عن طريق العثور على الزنمة. سيتم توصيل التحفيز إلى جزء قناة الأذن خلف الزنمة مباشرة (الشكل 2).
6. استخدم وسادة تحضير الكحول لفرك الموقع المستهدف برفق ، داخليا وخارجيا ، لتقليل مقاومة الجلد وزيادة التوصيل.

3. تحضير القطب الكهربائي ووضعه

1. في حالة استخدام أقطاب كهربائية غير قابلة للتصرف ، افحص الأقطاب الكهربائية بصريا لضمان تعرض سطح نظيف وخالي من التآكل. تأكد من تطهير الأقطاب الكهربائية لمنع انتشار البكتيريا بين الأشخاص. يمكن القيام بذلك باستخدام مناديل الكحول أو التعقيم لفرك الأقطاب الكهربائية. إذا كنت تستخدم أقطاب كهربائية يمكن التخلص منها، فانتقل إلى الخطوة 3.2.
2. انشر طبقة رقيقة من المعجون الموصل على سطح القطب بالتساوي. سيؤدي ذلك إلى توزيع الكهرباء على موقع التحفيز. بالنسبة لقطب دائري قطره 8 مم ، تكفي كمية من المعجون بحجم حبة البازلاء. انشر المعجون باستخدام قضيب خشبي ضيق لتشكيل طبقة رقيقة من المعجون <1 مم على كلا القطبين.
3. قم بتوصيل كبلات القطب الكهربائي بجهاز التحفيز أثناء إيقاف تشغيل الجهاز وتحقق من قطبية الأقطاب الكهربائية (القطب الأحمر/الموجب: الأنود ، القطب الأسود / الساالب: الكاثود). هذه تفاصيل مهمة لأن الاستهداف خاص بالقطبية - الأنود (الطرف الأحمر / الموجب) هو القطب الكهربائي الموجود داخل قناة الأذن ويستهدف الجدار الأمامي لقناة الأذن الخارجية. يجلس الكاثود (الطرف الأسود / الساالب) على الجزء الخارجي من الأذن ، متصلة بالزنمة. للتحفيز الوهمي ، يتم وضع الأنود على الجانب الأمامي من الأذن.
4. قم بقص القطب الزنبركي على الزنمة مع اتصال الأنود بالجدار الأمامي لقناة الأذن الخارجية والكاثود الذي يلامس الجزء الأمامي من الزنمة.
   ملاحظة: في حالة إجراء تحفيز زائف ، قم بتثبيت القطب الكهربائي على شحمة الأذن (التحكم النشط). بدلا من ذلك ، يمكن توصيل التحفيز الوهمي عن طريق توصيل مشابك التحفيز بالموقع النشط وعدم توصيل أي تيار كهربائي (التحكم السلبي).
5. نظرا لأن الأشخاص سيشعرون بضغط الأقطاب الكهربائية المقطوعة على أذنهم، تأكد من أن هذا الضغط ليس مزعجا أو مزعجا لتدفق الدم الناطقي كما يتضح من الجلد الأبيض الفاتح في موقع المشبك أو الألم الجسدي الذي يشعر به الشخص. بعد هذه النقطة ، حدد العتبة الإدراكية (PT) التي سيتم وصفها في الخطوة الإجرائية التالية.

4. تحديد العتبة الإدراكية (PT)

ملاحظة: العتبة الإدراكية هي قيمة حرجة تستخدم لتحديد قوة تحفيز taVNS. تعرف هذه القيمة بأنها الحد الأدنى من الكهرباء المطلوبة لإدراك التحفيز الكهربائي على الجلد الموصوف بأنه إحساس بالوخز أو الوخز.

1. حدد PT باستخدام بحث بسيط عن المعلمات الثنائية التدريجية والتنحي. قم أولا بتشغيل المحفز واضبط الإخراج على 3 مللي أمبير. قم بتوصيل قطار ثانية واحدة من تحفيز taVNS بعرض النبضة المطلوب (عادة 250-500 ميكرو ثانية) والتردد (25 هرتز ، يمكن أن يختلف بناء على التطبيق).
2. اسأل الشخص عما إذا كان قد شعر بالتحفيز. يتم الإبلاغ عن الإحساس بشكل عام على أنه إحساس "دغدغة" أو "وخز".
   1. إذا كانت الإجابة بنعم ، فقم بخفض شدة التحفيز بنسبة 50٪ وكرر الخطوة 4.2. إذا كانت الإجابة "لا"، فقم بزيادة شدة التحفيز بنسبة 50٪ وكرر الخطوة 4.2.
3. كرر العملية الموضحة في الخطوة 4.2 حتى تسجيل ما لا يقل عن 4 إجابات "نعم" ، حيث يجب أن تأتي إجابة "نعم" الرابعة بعد "لا". ستكون شدة (بالمللي أمبير) لنقطة الغياب هي القيمة التي يقول بها الموضوع استجابته الرابعة نعم.
4. استخدم مثال اكتشاف عتبة PT المدرجة في الجدول 1 للمساعدة في تحديد PT.

5. تقديم التحفيز

1. بمجرد أن يكون الموضوع مريحا. أقطاب التحفيز متصلة بشكل صحيح بالهدف المطلوب ، والعتبة الإدراكية المحددة عند عرض النبضة والتردد المطلوبين ، تبدأ التحفيز.
2. استخدم جهاز كمبيوتر يقوم بتشغيل واجهة مستخدم رسومية مولدة للنبض (واجهة المستخدم الرسومية ، على سبيل المثال ، stimDesigner) متصلة بوحدة الحصول على البيانات (DAQ) لتشغيل نظام التحفيز. يجب أن يقوم البرنامج بإخراج نبضات منطق الترانزستور والترانزستور (TTL) كإعدادات قابلة للبرمجة (الشكل 3). سيتم إرسال نبضات TTL عبر كابل Bayonet Neill-Concelman (BNC) إلى منفذ "الزناد" الخاص بالمحفز. تسمح واجهة برنامج الواجهة / المحفز هذه بتعديل التردد ودورة العمل (وقت التشغيل / الإيقاف) ومدة الجلسة (الشكل 4).
   1. تأكد من أن التحفيز يتم تسليمه عند مستويات العتبة الفائقة، مثل 200٪ من PT8,9. على سبيل المثال ، إذا تم تحديد PT على أنه 0.8 مللي أمبير ، توصيل التحفيز عند 1.6 مللي أمبير.
   2. تأكد من اتباع الإرشادات الخاصة بدورات العمل عند إجراء جلسات التحفيز الطويلة. تحتوي دورات العمل النموذجية على فترات "تشغيل" من 30 إلى 60 ثانية وفترات "إيقاف" من 60 إلى 120 ثانية ، أو دورات عمل تتراوح بين 20 و50٪.
   3. تغيير طول جلسة التحفيز (الوقت الإجمالي). تشير الدراسات إلى أن جلسات التحفيز لمدة 30-60 دقيقة في دورة عمل 25٪ آمنة وخالية من أي آثار جانبية حادة أو أحداث سلبية. يمكن تكرار هذه الجلسات مع 12-24 ساعة بين الجلسات بأمان.
      >ملاحظة: سلامة taVNS غير واضحة لفترات أطول من جلسات التحفيز ، ودورات عمل النسبة المئوية الأكبر (>40٪) ، والنماذج المتسارعة ، وجرعات تيار التحفيز الأعلى.

النتائج

فئة الشكل = 'الصورة image_resized image-style-align-center' style='display:table;margin-left;auto;margin-right:auto;width:75٪;'>

الشكل 1: المكونات الرئيسية. الحد الأدنى من المكونات المطلوبة للإدارة السليمة ل taVNS هي التالية (أ) أقطاب تحفيز الأذن ، (ب) وسادات تحضير الهلام والكحول الموصلة ، (ج) الكمبيوتر القادر على إرسال و...

المواد

< فئة الشكل = 'الجدول' >< فئة الجدول = 'ck-table-ressize'>قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة الاسم الشركة رقم فهرسي التعليقات 70٪ مناديل كحول الأيزوبروبيلأيغير متوفر / أأي ضمادات تحضير الكحول المستخدمة للبشرة بشكل مناسب.محفز التيار المستمر (قابل للتشغيل) محفز Soterix MedicalN / Aتم تصنيعه للاستخدام المخصص بواسطةأقطاب كهربائية موصلة يمكن التخلص منها من Soterix Medical Built N / A تم تصميمها خصيصا في مختبر الهندسة العصبية في City College (Badran / Bikson) برنامج Matlab مع واجهة المستخدم الرسومية للتحفيزMathWorksN / AMATLAB المستخدمة لبرمجة نمط النبضTen20 معجون موصلWeaver وشركةN / Aمعجون موصل يستخدم لإدارة التحفيز