Estimulación transcutánea del nervio vago auricular en el oído humano

Resumen

Fuente: Badran, B. W., et al. Administración de laboratorio de estimulación transcutánea del nervio vago auricular (taVNS): técnica, orientación y consideraciones. J. Vis. Exp. (2019)

Este video muestra la estimulación transcutánea del nervio vago auricular (taVNS), un método no invasivo para modular la actividad cerebral. Los electrodos se colocan en la pared anterior del canal auditivo externo y el trago, dirigidos a la rama auricular del nervio vago (ABVN). Cuando se estimula, el impulso nervioso resultante viaja al tronco encefálico, donde influye en múltiples regiones del cerebro y sus funciones

Protocolo

Todos los procedimientos que involucran participantes humanos se han realizado de conformidad con las pautas institucionales, nacionales e internacionales para el bienestar humano y han sido revisados por la junta de revisión institucional local.

1. Materiales

1. Asegúrese de que todos los materiales necesarios para administrar taVNS estén preparados (Figura 1). El estimulador taVNS puede ser un dispositivo alimentado por batería que cumple con las normas de seguridad locales o alimentado por una toma de corriente convencional con mecanismos de seguridad incorporados que evitan sobretensiones eléctricas involuntarias. Se requiere un estimulador de corriente constante (controlado por corriente) con una salida máxima de 5 mA.
2. Para taVNS, use electrodos de estimulación hechos de un metal conductor redondo (estaño, Ag / AgCl, oro) combinado con un medio conductor como gel electrolítico o pasta conductora (consulte la Tabla de materiales). Alternativamente, use electrodos conductores hechos con electrodos de carbono conductores flexibles y gel conductor que puede o no ser adhesivo. Nunca coloque electrodos directamente sobre la piel sin un medio conductor, ya que esto puede representar un riesgo innecesario para el participante y puede causar molestias o dolor.
3. Use un software de script que se ejecute por computadora (consulte la Tabla de materiales) que se programa y usa para controlar el estimulador e iniciar la estimulación con parámetros específicos. Estos parámetros incluyen la intensidad de corriente (mA), el ancho del pulso (μs), la frecuencia (Hz), el ciclo de trabajo (tiempo de encendido/apagado, s) y la duración de la sesión (min).
4. Use almohadillas de preparación con alcohol (alcohol isopropílico al 70%) para preparar la superficie de la piel antes de colocar los electrodos en el oído. Esto elimina los aceites superficiales de la piel y reduce la resistencia de la piel, asegurando que la estimulación se administre a niveles de potencia seguros.

2. Orientación del oído y preparación

1. de la piel Utilice los siguientes criterios generales de inclusión para realizar taVNS en el entorno de investigación: Edad de 18 a 70 años, sin dolor facial o de oído, sin traumatismo auditivo reciente, sin implantes metálicos, incluidos marcapasos, no embarazada.
2. En experimentos con participantes sanos en un entorno de laboratorio, use los siguientes criterios de exclusión: antecedentes personales o familiares de convulsiones, trastornos del estado de ánimo o cardiovasculares, dependencia del alcohol o uso reciente de drogas ilícitas, de cualquier agente farmacológico que se sepa que aumenta el riesgo de convulsiones.
3. Siente al participante en una cama o silla cómoda en posición supina u otra posición relajada con las piernas elevadas y la cabeza apoyada.
4. Inspeccione la oreja izquierda del participante. Asegúrese de que no haya joyas y de que se haya quitado todo el maquillaje y la loción. Confirme que no haya contraindicaciones relacionadas con la piel en el sitio de estimulación, incluidas quemaduras solares, cortes, lesiones, llagas abiertas.
5. Encuentre el objetivo de estimulación, marcado por la pared anterior del canal auditivo externo externamente al encontrar el trago. La estimulación se administrará a la porción del canal auditivo directamente detrás del trago (Figura 2).
6. Use una almohadilla de preparación con alcohol para frotar suavemente el sitio objetivo, tanto interna como externamente, para disminuir la resistencia de la piel y aumentar la conductancia.

3. Preparación y colocación de electrodos

1. Si usa electrodos no desechables, inspeccione visualmente los electrodos para asegurarse de que quede expuesta una superficie limpia y libre de corrosión. Asegúrese de que los electrodos estén desinfectados para evitar la propagación de bacterias entre los sujetos. Esto se puede hacer con alcohol o toallitas esterilizantes para fregar los electrodos. Si usa electrodos desechables, vaya al paso 3.2.
2. Extienda una capa delgada de pasta conductora sobre la superficie del electrodo de manera uniforme. Esto distribuirá electricidad al sitio de estimulación. Para un electrodo redondo de 8 mm de diámetro, una cantidad de pasta del tamaño de un guisante es suficiente. Extienda la pasta con un aplicador de madera estrecho para formar una fina capa de pasta de <1 mm en ambos electrodos.
3. Conecte los cables de los electrodos al dispositivo de estimulación mientras el dispositivo está apagado y verifique la polaridad de los electrodos (electrodo rojo/positivo: ánodo, electrodo negro/negativo: cátodo). Este es un detalle importante ya que la orientación es específica de la polaridad: el ánodo (terminal rojo / positivo) es el electrodo que se coloca dentro del canal auditivo y se dirige a la pared anterior del canal auditivo externo. El cátodo (terminal negro/negativo) se encuentra en el exterior de la oreja, unido al trago. Para la estimulación simulada, el ánodo se coloca en el lado anterior de la oreja.
4. Sujete el electrodo de resorte en el trago con el ánodo haciendo contacto con la pared anterior del canal auditivo externo y el cátodo en contacto con la parte anterior del trago.
   NOTA: Si realiza una estimulación simulada, sujete el electrodo en el lóbulo de la oreja (control activo). Alternativamente, la estimulación simulada se puede administrar colocando clips de estimulación en el sitio activo y sin administrar corriente eléctrica (control pasivo).
5. Como los sujetos sentirán la presión de los electrodos enganchados a su oído, asegúrese de que esta presión no sea incómoda o perjudicial para el flujo sanguíneo regional, como lo demuestra la piel blanca pálida en el sitio del clip o el dolor físico que siente el sujeto. Después de este punto, determine el umbral perceptual (PT) que se describirá en el siguiente paso del procedimiento.

4. Determinación del umbral perceptual (PT)

NOTA: El umbral perceptual es un valor crítico utilizado para determinar el poder de estimulación de taVNS. Este valor se define como la cantidad mínima de electricidad necesaria para percibir la estimulación eléctrica en la piel descrita como una sensación de pinchazo u hormigueo.

1. Determine el PT mediante una simple búsqueda paramétrica binaria ascendente y reductora. Primero encienda el estimulador y ajuste la salida a 3 mA. Administre un tren de estimulación de taVNS de 1 segundo con el ancho de pulso deseado (generalmente 250-500 μs) y la frecuencia (25 Hz, puede variar según la aplicación).
2. Pregúntele al sujeto si sintió la estimulación. La sensación generalmente se informa como una sensación de "cosquilleo" o "pinchazo".
   1. En caso afirmativo, baje la intensidad de la estimulación en un 50% y repita el paso 4.2. En caso negativo, aumente la intensidad de la estimulación en un 50% y repita el paso 4.2.
3. Repita el proceso descrito en el paso 4.2 hasta registrar un mínimo de 4 respuestas "SÍ", en las que la 4ª respuesta SÍ debe venir después de un NO. La intensidad (en mA) del PT será el valor al que el sujeto diga su cuarta respuesta SÍ.
4. Utilice el ejemplo de hallazgo de umbral de PT que se enumera en la Tabla 1 para ayudar en la determinación de PT.

5. Entrega de estimulación

1. Una vez que el sujeto se sienta cómodo. Los electrodos de estimulación correctamente conectados al objetivo deseado y el umbral perceptual determinado en el ancho y la frecuencia de pulso deseados, comience la estimulación.
2. Utilice una computadora que ejecute una interfaz gráfica de usuario generadora de pulsos (GUI, por ejemplo, stimDesigner) conectada a una unidad de adquisición de datos (DAQ) para impulsar el sistema de estimulación. El software debe emitir pulsos lógicos transistor-transistor (TTL) como configuraciones programables (Figura 3). Los pulsos TTL se enviarán a través de un cable de bayoneta Neill-Concelman (BNC) al puerto de "activación de entrada" del estimulador. Esta interfaz de software / estimulador permite la modulación de la frecuencia, el ciclo de trabajo (tiempo de encendido / apagado) y la duración de la sesión (Figura 4).
   1. Asegúrese de que la estimulación se administre a niveles de superumbral, como el 200% de PT8,9. Por ejemplo, si se determinó que el PT era de 0,8 mA, la estimulación se administrará a 1,6 mA.
   2. Asegúrese de que se sigan las pautas para los ciclos de trabajo al realizar sesiones de estimulación largas. Los ciclos de trabajo típicos tienen períodos de "encendido" de 30 a 60 s y períodos de "apagado" de 60 a 120 s, o ciclos de trabajo del 20 al 50%.
   3. Varíe la duración de la sesión de estimulación (tiempo total). Los estudios sugieren que las sesiones de estimulación de 30 a 60 minutos en un ciclo de trabajo del 25% son seguras y están libres de efectos secundarios agudos o eventos adversos. Estas sesiones se pueden repetir con 12 a 24 h entre sesiones de forma segura.
      >NOTA: La seguridad de taVNS no está clara para períodos más largos de sesiones de estimulación, ciclos de trabajo porcentuales más grandes (>40%), paradigmas acelerados y dosis de corriente de estimulación más altas.

Resultados

Figura 1: Componentes clave. Los componentes mínimos requeridos para la administración adecuada de taVNS son los siguientes (A) electrodos de estimulación del oído, (B) almohadillas conductoras de gel y preparac...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
70% Toallitas con alcohol isopropílico	Cualquier	N/A	Cualquier almohadilla de preparación de alcohol utilizada para la piel en apropiado.
Estimulador de corriente constante (activable)	Estimulador Soterix Medical	N/A	fabricado para uso personalizado por Soterix
Medical Electrodos conductores desechables	N	/A	electrodos de estimulación se fabrican a medida en el Laboratorio de Ingeniería Neural del City College (Badran/Bikson)
Software Matlab con interfaz gráfica de usuario de estimulación	MathWorks	N/A	MATLAB utilizado para programar patrones de pulso
Ten20 Pasta conductora	Weaver and Company	N/A	Pasta conductora utilizada para la administración de estimulación

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