גירוי עצב הנרתיק האפרכסת דרך העור באוזן האנושית

תקציר

מקור: Badran, B. W., et al. מתן מעבדה של גירוי עצב הואגוס דרך העור (taVNS): טכניקה, מיקוד ושיקולים. J. Vis. Exp. (2019)

סרטון זה מדגים גירוי עצב הואגוס האפרכסת דרך העור (taVNS), שיטה לא פולשנית לוויסות פעילות המוח. אלקטרודות ממוקמות על הדופן הקדמית של תעלת האוזן החיצונית והטראגוס, ומכוונות לענף האפרכסת של עצב הנרתיק (ABVN). כאשר הוא מגורה, הדחף העצבי שנוצר עובר לגזע המוח, שם הוא משפיע על אזורים רבים במוח ועל תפקודיהם

פרוטוקול

כל ההליכים הכוללים משתתפים אנושיים בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיות, הלאומיות והבינלאומיות לרווחת האדם ונבדקו על ידי מועצת הביקורת המוסדית המקומית.

1. חומרים

1. ודא שכל החומרים הנדרשים למתן taVNS מוכנים (איור 1). ממריץ taVNS עשוי להיות מכשיר מונע סוללה העומד בתקנות הבטיחות המקומיות או מופעל על ידי שקע חשמל קונבנציונאלי עם מנגנוני בטיחות מובנים המונעים נחשולי מתח לא מכוונים. נדרש ממריץ זרם קבוע (מבוקר זרם) עם תפוקה מקסימלית של 5 mA.
2. עבור taVNS, השתמש באלקטרודות גירוי העשויות ממתכת מוליכה עגולה (בדיל, Ag/AgCl, זהב) בשילוב עם מדיום מוליך כגון ג'ל אלקטרוליט או משחה מוליכה (ראה טבלת חומרים). לחלופין, השתמש באלקטרודות מוליכות העשויות מאלקטרודות פחמן מוליכות גמישות וג'ל מוליך שעשוי להיות דביק או לא. לעולם אל תניח אלקטרודות ישירות על העור ללא מדיום מוליך, מכיוון שהדבר עלול להוות סיכון מיותר למשתתף ועלול לגרום לאי נוחות או כאב.
3. השתמש בתוכנת סקריפט הפועלת על ידי מחשב (ראה טבלת חומרים) המתוכנתת ומשמשת לשליטה בגירוי וליזום גירוי עם פרמטרים ספציפיים. פרמטרים אלה כוללים עוצמת זרם (mA), רוחב פולס (μs), תדר (Hz), מחזור עבודה (זמן הפעלה/כיבוי, s) ומשך הפעלה (דקות).
4. השתמש בפדים להכנת אלכוהול (70% אלכוהול איזופרופיל) כדי להכין את פני העור לפני הצמדת האלקטרודות לאוזן. זה מסיר שמנים על פני העור ומפחית את עמידות העור, ומבטיח שהגירוי מועבר ברמות כוח בטוחות.

2. מיקוד אוזניים והכנת העור

1. השתמש בקריטריוני ההכללה הכלליים הבאים לביצוע taVNS במסגרת המחקר: גיל 18-70, ללא כאבי פנים או אוזניים, ללא טראומה אחרונה באוזניים, ללא שתלי מתכת כולל קוצבי לב, לא בהריון.
2. בניסויים הכוללים משתתפים בריאים בסביבת מעבדה, השתמש בקריטריוני ההחרגה הבאים: היסטוריה אישית או משפחתית של התקפים, מצב רוח או הפרעות לב וכלי דם, תלות באלכוהול או שימוש בסמים לא חוקיים לאחרונה, על כל חומר תרופתי הידוע כמגביר את הסיכון להתקפים.
3. הושיבו את המשתתף על מיטה או כיסא נוח בשכיבה או במצב רגוע אחר עם רגליים מורמות וראש נתמך.
4. בדוק את אוזנו השמאלית של המשתתף. ודא שלא מחוברים תכשיטים וכל האיפור והקרם מוסרים. ודא שאין התוויות נגד הקשורות לעור באתר הגירוי, כולל כוויות שמש, חתכים, נגעים, פצעים פתוחים.
5. מצא את יעד הגירוי, המסומן על ידי הדופן הקדמית של תעלת האוזן החיצונית חיצונית על ידי מציאת הטראגוס. הגירוי יועבר לחלק של תעלת האוזן ישירות מאחורי הטראגוס (איור 2).
6. השתמש בפד הכנה לאלכוהול כדי לשפשף בעדינות את אזור המטרה, הן פנימית והן חיצונית, כדי להפחית את התנגדות העור ולהגביר את המוליכות.

3. הכנה ומיקום אלקטרודות

1. אם משתמשים באלקטרודות שאינן חד פעמיות, בדוק ויזואלית אלקטרודות כדי להבטיח שמשטח נקי ונטול קורוזיה נחשף. ודא שהאלקטרודות מחוטאות כדי למנוע התפשטות חיידקים בין נבדקים. ניתן לעשות זאת באמצעות אלכוהול או מגבוני עיקור לקרצוף האלקטרודות. אם אתה משתמש באלקטרודות חד פעמיות, דלג לשלב 3.2.
2. מורחים שכבה דקה של משחה מוליכה על פני האלקטרודה באופן שווה. זה יפיץ חשמל לאתר הגירוי. עבור אלקטרודה עגולה בקוטר 8 מ"מ, מספיקה כמות משחה בגודל אפונה. מורחים את העיסה בעזרת מוליך עץ צר ליצירת שכבה דקה של משחה <1 מ"מ על שתי האלקטרודות.
3. חבר כבלי אלקטרודות למכשיר הגירוי בזמן שהמכשיר כבוי וודא את קוטביות האלקטרודות (אלקטרודה אדומה/חיובית: אנודה, אלקטרודה שחורה/שלילית: קתודה). זהו פרט חשוב מכיוון שהמיקוד הוא ספציפי לקוטביות - האנודה (מסוף אדום/חיובי) היא האלקטרודה הממוקמת בתוך תעלת האוזן ומכוונת לדופן הקדמית של תעלת האוזן החיצונית. הקתודה (מסוף שחור/שלילי) יושבת בחלק החיצוני של האוזן, מחוברת לטרגוס. לגירוי דמה, האנודה ממוקמת בצד הקדמי של האוזן.
4. הצמד את אלקטרודת הקפיץ על הטראגוס כאשר האנודה יוצרת מגע עם הדופן הקדמית של תעלת האוזן החיצונית והקתודה יוצרת קשר עם החלק הקדמי של הטראגוס.
   הערה: אם אתה מבצע גירוי דמה, הצמד את האלקטרודה לתנוך האוזן (בקרה פעילה). לחלופין, גירוי דמה עשוי להינתן על ידי הצמדת קליפסים לגירוי לאתר הפעיל וללא אספקת זרם חשמלי (שליטה פסיבית).
5. מכיוון שהנבדקים ירגישו את הלחץ של האלקטרודות המוצמדות לאוזנם, ודא שלחץ זה אינו נוח או מפריע לזרימת הדם האזורית כפי שמודגם על ידי עור לבן חיוור במקום הקליפס או כאב פיזי שהרגיש הנבדק. לאחר נקודה זו, קבע סף תפיסתי (PT) שיתואר בשלב הפרוצדורלי הבא.

4. קביעת סף תפיסתי (PT)

הערה: סף תפיסתי הוא ערך קריטי המשמש לקביעת כוחו של גירוי taVNS. ערך זה מוגדר ככמות החשמל המינימלית הנדרשת כדי לתפוס גירוי חשמלי על העור המתואר כתחושת דקירה או עקצוץ.

1. קבע את ה-PT באמצעות חיפוש פרמטרי בינארי פשוט של צעד למעלה וירידה. ראשית הפעל את הממריץ והגדר את הפלט ל-3 mA. ספק רכבת של שנייה אחת של גירוי taVNS ברוחב הדופק הרצוי (בדרך כלל 250-500 מיקרון) ובתדר (25 הרץ, יכול להשתנות בהתאם ליישום).
2. שאלו את הנבדק אם הוא הרגיש את הגירוי. תחושה מדווחת בדרך כלל כתחושת "דגדוג" או "דקירה".
   1. אם כן, הנמיכו את עוצמת הגירוי ב-50% וחזרו על שלב 4.2. אם לא, הגדילו את עוצמת הגירוי ב-50% וחזרו על שלב 4.2.
3. חזור על התהליך המתואר בשלב 4.2 עד לרישום מינימום של 4 תגובות "כן", שבהן תגובת ה"כן" הרביעית חייבת לבוא אחרי לא. העוצמה (ב-mA) של ה-PT תהיה הערך שבו הנבדק אומר את תגובת ה-"כן" הרביעית שלו.
4. השתמש בדוגמה של ממצא סף PT המפורט בטבלה 1 כדי לסייע בקביעת PT.

5. מתן גירוי

1. ברגע שהנבדק מרגיש בנוח. אלקטרודות גירוי המחוברות כראוי למטרה הרצויה, והסף התפיסתי שנקבע ברוחב ובתדירות הדופק הרצויים, מתחילים את הגירוי.
2. השתמש במחשב המריץ ממשק משתמש גרפי מחולל דופק (GUI, למשל, stimDesigner) המחובר ליחידת איסוף נתונים (DAQ) כדי להניע את מערכת הגירוי. התוכנה צריכה להוציא פולסים לוגיים של טרנזיסטור-טרנזיסטור (TTL) כהגדרות ניתנות-לתכנות (איור 3). פעימות ה-TTL יישלחו באמצעות כבל כידון ניל-קונסלמן (BNC) ליציאת "ההדק פנימה" של הממריץ. ממשק תוכנה/ממריץ ממשק זה מאפשר אפנון של תדר, מחזור עבודה (זמן הפעלה/כיבוי) ומשך הפעלה (איור 4).
   1. ודא שהגירוי מועבר ברמות סף על, כגון 200% מ-PT8,9. לדוגמה, אם ה-PT נקבע כ-0.8 mA, הגירוי יסופק ב-1.6 mA.
   2. ודא כי ההנחיות למחזורי עבודה מתבצעות בעת ביצוע מפגשי גירוי ארוכים. למחזורי עבודה טיפוסיים יש תקופות "הפעלה" של 30-60 שניות ותקופות "כבויות" של 60-120 שניות, או מחזורי עבודה של 20-50%.
   3. שנה את משך סשן הגירוי (זמן כולל). מחקרים מצביעים על כך שמפגשי גירוי של 30-60 דקות במחזור עבודה של 25% הם בטוחים וללא תופעות לוואי חריפות או תופעות לוואי. ניתן לחזור על מפגשים אלה עם 12-24 שעות בין הפגישות בבטחה.
      >הערה: בטיחות taVNS אינה ברורה לתקופות ארוכות יותר של מפגשי גירוי, מחזורי עבודה באחוזים גדולים יותר (>40%), פרדיגמות מואצות ומינונים גבוהים יותר של זרם גירוי.

תוצאות

איור 1: רכיבי מפתח. המרכיבים המינימליים הנדרשים למתן תקין של taVNS הם (A) אלקטרודות לגירוי אוזניים, (B) רפידות הכנה לג'ל מוליך ואלכוהול, (C) מחשב המסוגל לשלוח ולקבל פולסי TTL ל-(D

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
70% Isopropyl Alcohol מגבונים	כל	N/A	כל רפידות להכנת אלכוהול המשמשות לעור בהתאם.
ממריץ זרם קבוע (ניתן להפעלה)	ממריץ Soterix Medical	N/A	מיוצר לשימוש מותאם אישית על ידי Soterix Medical
פעמי אלקטרודות		גירוי נבנות בהתאמה אישית במעבדה להנדסה עצבית של סיטי קולג' (Badran/Bikson)
תוכנת Matlab עם גירוי GUI	MathWorks	N/A	MATLAB המשמש לתכנות דפוס דופק
Ten20 משחה מוליכה	אורגת וחברה	N/A	משחה מוליכה המשמשת למתן גירוי

חד