Stimulation transcutanée du nerf vague auriculaire sur l’oreille humaine

Résumé

Source : Badran, B. W., et al. Administration en laboratoire de la stimulation transcutanée du nerf vague auriculaire (taVNS) : technique, ciblage et considérations. J. Vis. Exp. (2019)

Cette vidéo démontre la stimulation transcutanée du nerf vague auriculaire (taVNS), une méthode non invasive de modulation de l’activité cérébrale. Des électrodes sont placées sur la paroi antérieure du conduit auditif externe et du tragus, ciblant la branche auriculaire du nerf vague (ABVN). Lorsqu’il est stimulé, l’influx nerveux qui en résulte se déplace vers le tronc cérébral, où il influence plusieurs régions du cerveau et leurs fonctions

Protocole

Toutes les procédures impliquant des participants humains ont été effectuées conformément aux directives institutionnelles, nationales et internationales en matière de bien-être humain et ont été examinées par le comité d’examen institutionnel local.

1. Matériel

1. Assurez-vous que tous les matériaux nécessaires à l’administration du taVNS sont préparés (figure 1). Le stimulateur taVNS peut être soit un appareil alimenté par batterie qui répond aux réglementations de sécurité locales, soit alimenté par une prise électrique conventionnelle avec des mécanismes de sécurité intégrés qui empêchent les surtensions électriques involontaires. Un stimulateur à courant constant (contrôlé par le courant) d’une puissance maximale de 5 mA est nécessaire.
2. Pour le taVNS, utilisez des électrodes de stimulation faites d’un métal conducteur rond (étain, Ag/AgCl, or) combiné à un milieu conducteur tel qu’un gel d’électrolyte ou une pâte conductrice (voir tableau des matériaux). Vous pouvez également utiliser des électrodes conductrices fabriquées avec des électrodes de carbone conductrices flexibles et un gel conducteur qui peut être adhésif ou non. Ne placez jamais d’électrodes directement sur la peau sans milieu conducteur, car cela pourrait présenter un risque inutile pour le participant et causer de l’inconfort ou de la douleur.
3. Utilisez un logiciel de script fonctionnant sur ordinateur (voir le tableau des matériaux) qui est programmé et utilisé pour contrôler le stimulateur et lancer la stimulation avec des paramètres spécifiques. Ces paramètres comprennent l’intensité du courant (mA), la largeur d’impulsion (μs), la fréquence (Hz), le rapport cyclique (temps de marche/arrêt, s) et la durée de la session (min).
4. Utilisez des tampons de préparation à l’alcool (alcool isopropylique à 70 %) pour préparer la surface de la peau avant de fixer les électrodes sur l’oreille. Cela élimine les huiles de surface de la peau et réduit la résistance de la peau, garantissant que la stimulation est délivrée à des niveaux de puissance sûrs.

2. Ciblage de l’oreille et préparation de

1. la peau Utilisez les critères d’inclusion généraux suivants pour la réalisation de taVNS dans le cadre de la recherche : De 18 à 70 ans, pas de douleur au visage ou à l’oreille, pas de traumatisme récent de l’oreille, pas d’implants métalliques, y compris les stimulateurs cardiaques, pas de grossesse.
2. Dans les expériences impliquant des participants en bonne santé en laboratoire, utilisez les critères d’exclusion suivants : antécédents personnels ou familiaux de convulsions, troubles de l’humeur ou cardiovasculaires, dépendance à l’alcool ou consommation récente de drogues illicites, à tout agent pharmacologique connu pour augmenter le risque de convulsions.
3. Asseyez le participant sur un lit ou une chaise confortable en position couchée ou détendue, les jambes surélevées et la tête soutenue.
4. Inspectez l’oreille gauche du participant. Assurez-vous qu’aucun bijou n’est attaché et que tout le maquillage et la lotion sont enlevés. Confirmez qu’il n’y a pas de contre-indications cutanées au site de stimulation, y compris des coups de soleil, des coupures, des lésions, des plaies ouvertes.
5. Trouvez la cible de stimulation, délimitée par la paroi antérieure du conduit auditif externe en trouvant le tragus. La stimulation sera délivrée à la partie du conduit auditif située directement derrière le tragus (Figure 2).
6. Utilisez un tampon de préparation à l’alcool pour frotter doucement le site cible, à la fois à l’intérieur et à l’extérieur, afin de diminuer la résistance de la peau et d’augmenter la conductance.

3. Préparation et placement des électrodes

1. Si vous utilisez des électrodes non jetables, inspectez visuellement les électrodes pour vous assurer qu’une surface propre et exempte de corrosion est exposée. Assurez-vous que les électrodes sont désinfectées pour éviter la propagation des bactéries entre les sujets. Cela peut être fait en utilisant de l’alcool ou des lingettes de stérilisation pour frotter les électrodes. Si vous utilisez des électrodes jetables, passez à l’étape 3.2.
2. Étalez uniformément une fine couche de pâte conductrice sur la surface de l’électrode. Celui-ci distribuera de l’électricité au site de stimulation. Pour une électrode ronde de 8 mm de diamètre, une quantité de pâte de la taille d’un pois suffit. Étalez la pâte à l’aide d’un applicateur en bois étroit pour former une fine couche de pâte <1 mm sur les deux électrodes.
3. Connectez les câbles d’électrodes à l’appareil de stimulation lorsque l’appareil est éteint et vérifiez la polarité des électrodes (électrode rouge/positive : anode, électrode noire/négative : cathode). Il s’agit d’un détail important car le ciblage est spécifique à la polarité - l’anode (borne rouge/positive) est l’électrode placée à l’intérieur du conduit auditif et ciblant la paroi antérieure du conduit auditif externe. La cathode (terminale noire/négative) se trouve à l’extérieur de l’oreille, attachée au tragus. Pour une stimulation simulée, l’anode est placée sur la face antérieure de l’oreille.
4. Fixez l’électrode à ressort sur le tragus avec l’anode en contact avec la paroi antérieure du conduit auditif externe et la cathode en contact avec la partie antérieure du tragus.
   REMARQUE : Si vous effectuez une stimulation simulée, fixez l’électrode sur le lobe de l’oreille (contrôle actif). Alternativement, une stimulation simulée peut être délivrée en fixant des clips de stimulation au site actif et en ne délivrant aucun courant électrique (contrôle passif).
5. Comme les sujets sentiront la pression des électrodes fixées sur leur oreille, assurez-vous que cette pression n’est pas inconfortable ou ne perturbe pas le flux sanguin régional, comme le démontre une peau blanche pâle au site du clip ou une douleur physique ressentie par le sujet. Après ce point, déterminez le seuil perceptif (PT) qui sera décrit à l’étape suivante de la procédure.

4. Détermination du seuil perceptif (PT)

REMARQUE : Le seuil perceptuel est une valeur critique utilisée pour déterminer la puissance de la stimulation taVNS. Cette valeur est définie comme la quantité minimale d’électricité nécessaire pour percevoir une stimulation électrique sur la peau décrite comme une sensation de picotement ou de picotement.

1. Déterminez le PT à l’aide d’une simple recherche paramétrique binaire progressive et descendante. Allumez d’abord le stimulateur et réglez la sortie sur 3 mA. Délivrez un train de 1 seconde de stimulation taVNS à la largeur d’impulsion souhaitée (généralement 250 à 500 μs) et à la fréquence (25 Hz, peut varier en fonction de l’application).
2. Demandez au sujet s’il a ressenti la stimulation. La sensation est généralement signalée comme une sensation de « chatouillement » ou de « picotement ».
   1. Si OUI, diminuez l’intensité de la stimulation de 50 % et répétez l’étape 4.2. Si NON, augmentez l’intensité de la stimulation de 50 % et répétez l’étape 4.2.
3. Répétez le processus décrit à l’étape 4.2 jusqu’à ce que vous enregistriez un minimum de 4 réponses « OUI », dans lesquelles la 4e réponse OUI doit venir après un NON. L’intensité (en mA) du PT sera la valeur à laquelle le sujet dit sa quatrième réponse OUI.
4. Utilisez l’exemple de détermination du seuil de PT répertorié dans le Tableau 1 pour faciliter la détermination du PT.

5. Délivrance de la stimulation

1. Une fois que le sujet est à l’aise. Des électrodes de stimulation correctement fixées à la cible souhaitée et le seuil perceptif déterminé à la largeur et à la fréquence d’impulsion souhaitées commencent la stimulation.
2. Utilisez un ordinateur exécutant une interface utilisateur graphique génératrice d’impulsions (interface graphique, par exemple, stimDesigner) connectée à une unité d’acquisition de données (DAQ) pour piloter le système de stimulation. Le logiciel doit émettre des impulsions logiques transistor-transistor (TTL) sous forme de paramètres programmables (Figure 3). Les impulsions TTL seront envoyées via un câble à baïonnette Neill-Concelman (BNC) vers le port de déclenchement du stimulateur. Cette interface logiciel/interface stimulateur permet de moduler la fréquence, le rapport cyclique (temps de marche/arrêt) et la durée de la session (Figure 4).
   1. Assurez-vous que la stimulation est délivrée à des niveaux de super-seuil, tels que 200 % de PT8,9. Par exemple, si le PT a été déterminé à 0,8 mA, la stimulation sera délivrée à 1,6 mA.
   2. Assurez-vous que les directives relatives aux cycles de service sont respectées lors de longues séances de stimulation. Les cycles d’utilisation typiques ont des périodes d’activation de 30 à 60 s et des périodes d’arrêt de 60 à 120 s, soit des cycles d’utilisation de 20 à 50 %.
   3. Variez la durée de la séance de stimulation (temps total). Des études suggèrent que des séances de stimulation de 30 à 60 minutes à un cycle de service de 25 % sont sûres et exemptes d’effets secondaires aigus ou d’événements indésirables. Ces séances peuvent être répétées avec 12 à 24 heures entre les séances en toute sécurité.
      >REMARQUE : l’innocuité du taVNS n’est pas claire pour des périodes de séances de stimulation plus longues, des cycles de service en pourcentage plus élevés (>40 %), des paradigmes accélérés et des doses de courant de stimulation plus élevées.

Résultats

Figure 1 : Composants clés. Les composants minimaux requis pour une bonne administration de taVNS sont les suivants (A) électrodes de stimulation auditive, (B) tampons de préparation au gel conducteur ...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
70 % Lingettes à l’alcool isopropylique	N’importe quel	N/A	Tous les tampons de préparation d’alcool utilisés pour la peau sont appropriés.
Stimulateur à courant constant (déclenchable)	Soterix Medical	/A	Stimulateur fabriqué pour une utilisation personnalisée par Soterix Medical
Électrodes conductrices jetables	fabriquées	sur mesure Les électrodes de stimulation N/A fabriquées sur mesure sont fabriquées sur mesure au City College Neural Engineering Lab Lab (Badran/Bikson)
Logiciel Matlab avec interface graphique de stimulation	MathWorks	N/A	MATLAB utilisé pour la programmation du modèle d’impulsion
Ten20 Pâte conductive	Weaver and Company	N/A	Pâte conductrice utilisée pour l’administration de stimulation

N N/A