$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Transcutane auriculaire vaguszenuwstimulatie (ta-VNS) is een niet-invasieve neuromodulatietechniek die wordt gebruikt om motorischestoornissen na een beroerte te verlichten. Deze methode houdt in dat de auriculaire concha wordt gestimuleerd met elektroden om de auriculaire tak van de nervus vagus te activeren. Dergelijke stimulatie start het nucleus tractus solitarius (NTS)-locus coeruleus (LC) pad2, dat opstijgt naar centrale vagale projecties in de motorische cortex, frontale kwab, thalamus en cerebellum. Dit proces verbetert de neurale plasticiteit en netwerkreorganisatie3. In vergelijking met traditionele invasieve stimulatie van de vaguszenuw behoudt ta-VNS de therapeutische effectiviteit terwijl het chirurgische risico's en complicaties beperkt4. Deze voordelen vestigen het als een belangrijk onderzoeksgebied binnen revalidatiewetenschap 5,6,7.
Klinisch bewijs ondersteunt de effectiviteit van gecombineerde ta-VNS en motorische training bij het verbeteren van de motorische functie na een beroerte. Chang et al.8 verdeelden 36 beroertepatiënten met een beperking van de bovenste ledematen in twee groepen: actieve ta-VNS gecombineerd met robotmotorische training versus schijn-ta-VNS met robottraining. De actieve ta-VNS-groep toonde significant een grotere verbetering in spasticiteit en elektromyogramactiviteit in bovenste ledematen dan de schijngroep, wat wijst op een verbeterd motorisch herstel. Ter aanvulling op deze bevindingen gebruikten Zheng et al.9 motorische evocatiepotentialen om aan te tonen dat beroertepatiënten die ta-VNS kregen gesynchroniseerd met robottraining een verhoogde prikkelbaarheid (amplitude) van de primaire motorcortex (M1) en verbeterde geleidingsefficiëntie (verminderde latentie) vertoonden in vergelijking met degenen die alleen robottraining kregen. Dit suggereert dat gecombineerd ta-VNS functionele cortexale reorganisatie bevordert om het motorische herstel te bevorderen.
Bestaande gecombineerde interventies maken echter doorgaans gebruik van open-loop stimulatie met vaste parameters, omdat ze geen dynamische gesloten-lus responsiviteit hebben voor neurale toestanden. Om deze beperking aan te pakken, ontwierpen we een nieuw door elektro-encefalografie (EEG) getriggerd gesloten-lus systeem dat ta-VNS integreert met een hersen-computerinterface (BCI)-gebaseerde motortraining (Figuur 1), bestaande uit vier componenten: een synchronisatiesysteem, een EEG-opname-eenheid, een pneumatische handschoen voor handrevalidatie en een ta-VNS-apparaat. De EEG-acquisitie-eenheid vangt motorische intentie-gerelateerde hersenbetrokkenheid op door EEG-signalen te decoderen, waarbij real-time betrokkenheidskenmerken als biomarker worden gebruikt om de pneumatische handschoen en ta-VNS-apparaat10 te activeren. Beide apparaten zijn via bedrade seriële poorten verbonden met de synchronisatiehost. Wanneer de betrokkenheid van de hersenen een vooraf gedefinieerde drempel bereikt, activeren de apparaten synchroon, waardoor gesloten-lus ta-VNS-interventie mogelijk is die precies is afgestemd op motorische training. Er wordt verondersteld dat deze synchronisatie de synaptische effectiviteit tussen de motorische cortex en de spinale motorneuronen verbetert, aangezien eerder onderzoek suggereert dat ta-VNS in combinatie met motorische training corticale excitabiliteit en synaptische functiekan moduleren. Omgekeerd wordt ta-VNS niet geactiveerd als de waarde van hersenbetrokkenheid onder de drempel ligt. Er wordt verwacht dat dit systeem de corticospinale koppeling kan versterken en synaptische plasticiteit kan bevorderen, aangezien gesloten-lus ta-VNS gesynchroniseerd met beweging potentie heeft getoond in het verbeteren van motorische herstelresultaten12, wat veelbelovend is voor neurorevalidatiestudies.
Het systeem is voornamelijk geschikt voor beroertepatiënten met motorische disfunctie in de bovenste ledematen. Geschiktheid vereist dat patiënten voldoende cognitief vermogen hebben om taken te volgen en stabiele vitale functies hebben. Belangrijke contra-indicaties zijn de aanwezigheid van geïmplanteerde elektronische apparaten, huidlaesies of -afwijkingen op de auriculaire stimulatieplaats, gediagnosticeerde pathologie van de cervicale vagus zenuw of specifieke aritmieën. Operationele beperkingen omvatten de noodzaak van getraind personeel om de interventie toe te dienen en continue monitoring tijdens de eerste sessies om stimulatietolerantie en procedurele veiligheid te waarborgen.
Gezien de nieuwigheid van dit geïntegreerde systeem is een gestandaardiseerd applicatieprotocol van het grootste belang om consistente administratie en replicatie van de methode te waarborgen. Daarom is het primaire doel van dit methodologische artikel het presenteren van een gestandaardiseerd protocol voor het gesloten-lus ta-VNS-systeem, gesynchroniseerd met BCI-gebaseerde motortraining. Bovendien wilden we, met behulp van EEG-gebaseerde functionele beoordeling in een representatief geval, voorlopig de neuromodulerende effecten van het gesloten-loop ta-VNS-systeem gesynchroniseerd met BCI-gebaseerde motortraining onderzoeken, vergeleken met sham ta-VNS gesynchroniseerd met BCI-gebaseerde motorische training. Dit werk legt de methodologische basis en toont de aanvankelijke haalbaarheid aan van het toepassen van deze gesynchroniseerde interventie in een klinische omgeving.