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La stimolazione del nervo vago auricolare transcutanea (ta-VNS) è una tecnica di neuromodulazione non invasiva utilizzata per alleviare i deficit motoripost-ictus 1. Questo metodo consiste nello stimolare la conca auricolare con elettrodi per attivare il ramo auricolare del nervo vago. Tale stimolazione innesca la via nucleus tractus solitarius (NTS)-locus coeruleus(LC) 2, che sale verso le proiezioni vagali centrali nella corteccia motoria, nel lobo frontale, nel talamo e nel cervelletto. Questo processo migliora la plasticità neurale e la riorganizzazione dellarete 3. Rispetto alla stimolazione invasiva tradizionale del nervo vago, il ta-VNS preserva l'efficacia terapeutica riducendo i rischi chirurgici e i tassi dicomplicazioni 4. Questi vantaggi lo rendono un focus di ricerca di rilievo all'interno della scienza dellariabilitazione 5,6,7.
Le evidenze cliniche supportano l'efficacia combinata di ta-VNS e allenamento motorio nel migliorare la funzione motoria post-ictus. Chang et al.8 hanno randomizzato 36 pazienti con ictus con compromettenti degli arti superiori in due gruppi: ta-VNS attivo abbinato all'allenamento motorio robotico contro ta-VNS simulato con addestramento robotico. Il gruppo ta-VNS attivo ha mostrato un miglioramento significativamente maggiore nella spasticità degli arti superiori e nell'attività elettromiografica rispetto al gruppo sham, indicando un recupero motorio migliorato. A complemento di questi risultati, Zheng et al.9 hanno utilizzato potenziali evocati motori per dimostrare che i pazienti con ictus che ricevevano ta-VNS sincronizzato con l'addestramento robotico mostravano maggiore eccitabilità (ampiezza) della corteccia motoria primaria (M1) e un miglioramento dell'efficienza di conduzione (latenza ridotta) rispetto a coloro che ricevevano solo addestramento robotico. Ciò suggerisce che la ta-VNS combinata favorisca la riorganizzazione corticale funzionale per migliorare il recupero motorio.
Tuttavia, gli interventi combinati esistenti tipicamente impiegano stimolazione a parametro fisso ad anello aperto, priva di una risposta dinamica ad anello chiuso agli stati neurali. Per affrontare questa limitazione, abbiamo progettato un nuovo sistema a circuito chiuso attivato dall'elettroencefalografia (EEG) che integra ta-VNS con l'allenamento motorio basato sull'interfaccia cervello-computer (BCI) (Figura 1), comprendente quattro componenti: un sistema di sincronizzazione, un'unità di acquisizione EEG, un guanto pneumatico per la riabilitazione della mano e un dispositivo ta-VNS. L'unità di acquisizione EEG cattura l'ingaggio cerebrale correlato all'intento motorio decodificando i segnali EEG, utilizzando caratteristiche di ingaggio in tempo reale come biomarcatore per attivare il guanto pneumatico e il dispositivota-VNS 10. Entrambi i dispositivi si collegano all'host di sincronizzazione tramite porte seriali cablate. Quando l'impegno cerebrale raggiunge una soglia predefinita, i dispositivi si attivano in modo sincrono, permettendo un intervento ta-VNS a ciclo chiuso, perfettamente abbinato all'allenamento motorio. Si ipotizza che questa sincronizzazione aumenti l'efficacia sinaptica tra la corteccia motoria e i neuroni motori spinali, poiché ricerche precedenti suggeriscono che la TA-VNS abbinata all'allenamento motorio possa modulare l'eccitabilità corticale e la funzionesinaptica 11. Al contrario, il ta-VNS non viene attivato se il valore di coinvolgimento cerebrale è inferiore alla soglia. Si prevede che questo sistema possa rafforzare l'accoppiamento corticospinale e promuovere la plasticità sinaptica, dato che il ta-VNS a ciclo chiuso sincronizzato con il movimento ha mostrato potenziale nel migliorare gli esiti di recuperomotorio, offrendo così un potenziale significativo per gli studi di neuroriabilitazione.
Il sistema è principalmente adatto ai pazienti con ictus che soffrono di disfunzione motoria degli arti superiori. L'idoneità richiede che i pazienti abbiano sufficiente capacità cognitiva per la conformità al compito, oltre a segni vitali stabili. Le controindicazioni chiave includono la presenza di dispositivi elettronici impiantati, lesioni cutanee o anomalie nel sito di stimolazione auricolare, patologia diagnosticata del nervo vago cervicale o aritmie specifiche. I vincoli operativi comportano la necessità di personale formato per somministrare l'intervento e il monitoraggio continuo durante le prime sessioni per garantire la tolleranza alla stimolazione e la sicurezza procedurale.
Data la novità di questo sistema integrato, un protocollo applicativo standardizzato è fondamentale per garantire un'amministrazione e una replica coerenti del metodo. Pertanto, l'obiettivo principale di questo articolo metodologico è presentare un protocollo standardizzato per il sistema ta-VNS a anello chiuso sincronizzato con l'addestramento motorio basato su BCI. Inoltre, utilizzando la valutazione funzionale basata su EEG in un caso rappresentativo, abbiamo mirato a esplorare preliminarmente gli effetti neuromodulatori del sistema ta-VNS a circuito chiuso sincronizzato con l'allenamento motorio basato su BCI rispetto allo sham ta-VNS sincronizzato con l'allenamento motorio basato su BCI. Questo lavoro stabilisce le basi metodologiche e dimostra la fattibilità iniziale di applicare questo intervento sincronizzato in un contesto clinico.