Laboratoryjne podawanie przezskórnej stymulacji nerwu błędnego usznego (taVNS): technika, celowanie i rozważania
7 stycznia 2019
Opisano metodologiczny opis techniki, potencjalnych celów i prawidłowego podawania przezskórnej stymulacji nerwu błędnego (taVNS) na ucho ludzkie.
Dzisiaj demonstrujemy przezskórną stymulację nerwu oczaszkowego Vegas. Znany również w skrócie jako TAVNS. TAVNS jest naprawdę obiecującym zamiennikiem konwencjonalnej stymulacji nerwów Vegas z implantacją szyjki macicy, jest to naprawdę ekscytująca nowa forma neuromodulacji.
Ponieważ TAVNS jest bezpieczny i nieinwazyjny, może rozszerzyć swój zasięg na szeroki zakres zastosowań neuropsychiatrycznych i związanych z wydajnością u ludzi. Procedura jest dość prosta, ale oprogramowanie do dostarczania stymulacji i określania progu percepcyjnego wymaga starannego rozważenia. Udostępniamy nasze oprogramowanie, aby inni badacze nie musieli wymyślać koła na nowo.
Jak pokazano w tym filmie, odpowiedni protokół i sprzęt są niezbędne do uzyskania powtarzalnych wyników. Zacznij od posadzenia uczestnika w zrelaksowanej pozycji z nogami uniesionymi do góry i podpartą głową. Sprawdź lewe ucho uczestnika.
Potwierdzenie, że nie jest założona biżuteria, że cały makijaż i balsam zostały usunięte oraz że w miejscu stymulacji nie ma przeciwwskazań związanych ze skórą. Znajdź wewnętrzną ścianę zewnętrznego kanału słuchowego oznaczoną tragusem, aby zlokalizować cel stymulacji. Alternatywne miejsca, takie jak konchy Cymba, mogą być eksplorowane jako alternatywne cele aktywne.
Następnie użyj wacika nasączonego alkoholem, aby delikatnie wyszorować miejsce docelowe zarówno wewnętrznie, jak i zewnętrznie, aby zmniejszyć opór skóry i zwiększyć przewodność. Przed umieszczeniem elektrod należy sprawdzić wzrokowo materiały, aby upewnić się, że odsłonięta jest czysta, wolna od korozji powierzchnia przed dezynfekcją elektrod, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się bakterii między uczestnikami. Następnie za pomocą wąskiego drewnianego aplikatora równomiernie rozprowadź mniej niż milimetrową warstwę pasty przewodzącej na powierzchni każdej elektrody.
I podłącz elektrod do urządzenia stymulującego w trybie wyłączenia. Po sprawdzeniu biegunowości elektrod przypnij elektrodę sprężynową do tragusa tak, aby anoda stykała się z wewnętrzną ścianą zewnętrznego kanału słuchowego. I katoda stykająca się z wewnętrznym obszarem tragusa.
Następnie potwierdź, że uczestnik czuje się komfortowo i że regionalny przepływ krwi nie został zakłócony, pytając uczestnika, czy wszystko w porządku. Aby określić próg percepcyjny, włącz stymulator i ustaw moc wyjściową na trzy miliony amperów. Dostarczyć jednosekundowy ciąg przezskórnej stymulacji nerwu onikowego Vegas lub TAVNS z odpowiednią eksperymentalną szerokością i częstotliwością impulsu.
Zapytaj uczestnika, czy poczuł stymulację. Uczucie to jest zwykle zgłaszane jako uczucie łaskotania lub kłucia. Jeśli odpowiedź brzmi tak, zmniejsz intensywność stymulacji o 50% i powtórz stymulację.
Powtarzaj stymulację, aż do uzyskania co najmniej czterech odpowiedzi twierdzących. W przypadku czego czwarta odpowiedź "tak" pojawia się po "nie". Intensywność progu percepcyjnego to wartość, przy której uczestnik daje czwarte tak.
Po ustaleniu progu percepcyjnego należy użyć komputera z graficznym interfejsem użytkownika generującym impulsy, podłączonym do jednostki akwizycji danych w celu sterowania systemem stymulacji. Oprogramowanie powinno pomóc w umieszczeniu logiki tranzystor-tranzystor lub impulsów TTL jako ustawień programowalnych. Ustaw stymulację, która ma być dostarczona, na poziomie 200% progu percepcyjnego i ustaw wytyczne dotyczące cykli pracy zgodnie z potrzebami do przeprowadzenia długiej sesji stymulacji.
Długość całkowitego czasu sesji stymulacji powinna być zróżnicowana między sesjami. Po stymulacji zapisz obiektywne dane dotyczące dyskomfortu i skutków ubocznych stymulacji uczestników w skali od zera do dziesięciu. Wyjmij elektrody stymulacyjne z ucha uczestnika.
I użyj wacika nasączonego alkoholem, aby wyczyścić pozostałości pasty przewodzącej. Natychmiast po wyjęciu należy zdezynfekować elektrodę stymulacyjną alkoholem i sprawdzić, czy ucho nie jest zaczerwienione lub podrażnione w miejscu stymulacji. Gdy przeprowadza się odpowiednie przygotowanie skóry, próg percepcyjny zmniejsza się wraz ze wzrostem szerokości impulsu.
Wstępne badania badające wpływ szerokości impulsu na próg percepcyjny u zdrowych osób wykazały, że stymulator prądu stałego o zdolności dostarczania do pięciu miliamperów prądu jest wymagany do stymulacji o parametrach szerokości impulsu 500 mikrosekund. I że dla niższych szerokości impulsów wymagany jest stymulator o natężeniu co najmniej dziesięciu miliamperów. Co więcej, biologicznie aktywny impuls o szerokości 500 mikrosekund dostarczany przy 25 Hz jest podawany średnio z oceną bólu wynoszącą zaledwie około 2, podobną do tej zgłaszanej w przypadku pozorowanych stymulacji.
TAVNS ma szeroką przestrzeń parametrów i ważne jest, aby wziąć pod uwagę takie parametry, jak szerokość impulsu, częstotliwość i cykl pracy, aby zoptymalizować korzyści behawioralne konkretnej aplikacji. Może to stać się szeroko stosowanym narzędziem w medycynie i neurobiologii. Nerw Vegas to złożona wiązka nerwowa z licznymi regulowanymi reakcjami.
Możesz połączyć TANVS z FRNI, EEG i innymi zapisami fizjologicznymi, aby zmierzyć ośrodkowe, obwodowe lub inne efekty stymulacji.
Przegląd
Niniejszy artykuł opisuje metodologię przezskórnej stymulacji gałązki usznej nerwu błędnego (taVNS), w tym jej potencjalne zastosowania oraz właściwe techniki przeprowadzania zabiegu. Główny nacisk położono na nieinwazyjny charakter taVNS, podkreślając jej znaczenie w dziedzinach neuropsychiatrii oraz optymalizacji wydajności organizmu.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuromodulacja
- Neuropsychiatria
- Techniki nieinwazyjne
Wprowadzenie
- taVNS stanowi obiecującą alternatywę dla konwencjonalnej stymulacji szyjnego nerwu błędnego.
- Metoda ta jest uznawana za bezpieczną i posiadającą szeroki potencjał zastosowań.
- Właściwe protokoły oraz sprzęt są kluczowe dla uzyskania powtarzalnych wyników.
- Parametry takie jak szerokość impulsu, częstotliwość i cykl pracy są istotne dla maksymalizacji korzyści.
Cel badania
- Dostarczenie kompleksowej metodologii przeprowadzania taVNS.
- Udostępnienie narzędzi programistycznych do podawania stymulacji, wspierających przyszłe badania.
- Zbadanie progów i efektów taVNS w różnych warunkach eksperymentalnych.
Zastosowane metody
- Metodyka obejmuje inspekcję wizualną, przygotowanie skóry oraz precyzyjne umieszczenie elektrody na tragusie.
- Uczestnicy przechodzą proces wyznaczenia progu percepcyjnego dla natężenia stymulacji.
- Procedura wykorzystuje system sterowany komputerowo do podawania stymulacji w oparciu o wyznaczone progi.
- Oceny po stymulacji obejmują subiektywne oceny dyskomfortu oraz inspekcję skóry.
- Kładzie się szczególny nacisk na czystość oraz stan elektrod.
Główne wyniki
- Uczestnicy zgłaszali odczucia sensoryczne, które pomagają w określeniu parametrów stymulacji.
- Badanie ustanawia istotne progi i poziomy bólu związane z różnymi ustawieniami stymulacji.
- Wskazuje na znaczenie zindywidualizowanych parametrów dla skutecznej neurostymulacji.
- Wstępne wyniki wykazują niezawodność aktywności biologicznej szerokości impulsów oraz jej wpływ na progi percepcyjne.
Wnioski
- Niniejsze badanie wykazuje skuteczność taVNS jako nieinwazyjnego narzędzia neuromodulacji.
- Podkreśla ono konieczność stosowania specyficznych technik podawania w celu zapewnienia bezpieczeństwa i efektywności.
- Wyniki mają istotne znaczenie dla jego zastosowania zarówno w warunkach klinicznych, jak i badawczych w odniesieniu do mechanizmów neuronalnych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Przezskórna stymulacja ucha gałązki nerwu błędnego (taVNS) stanowi nieinwazyjną i powtarzalną platformę neuromodulacji, istotną dla wczesnych etapów poszukiwania neuroterapii oraz redukcji ryzyka mechanistycznego. Indywidualne dawkowanie oraz ilościowe określanie progów percepcji umożliwiają rzetelną ocenę zaangażowania celu, co zwiększa pewność prognostyczną w translacyjnych procesach badawczych w dziedzinie neuronauk. taVNS ułatwia szybką weryfikację hipotez oraz porównywalność międzybadawczą, co czyni ją wielokrotnie wykorzystywalnym narzędziem w portfelach badawczo-rozwojowych w obszarze neuropsychiatrii oraz wydajności człowieka.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie modulacji drogi nerwu błędnego oraz funkcjonalnego zaangażowania celu u ludzi.
- Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez kwantyfikację progów percepcyjnych i zależności dawka-odpowiedź.
- Ułatwia uzyskanie pewności prognostycznej w badaniach nad mechanizmem działania neuromodulacji.
Przesiewy i opracowanie testów
- Standaryzuje parametry stymulacji oraz rozmieszczenie elektrod w celu uzyskania powtarzalnych wyników eksperymentalnych.
- Zapewnia ilościowe oceny doznań sensorycznych i dyskomfortu jako obiektywne zmienne zależne.
- Umożliwia opracowanie zwalidowanych protokołów neuromodulacji do późniejszego screeningu związków lub urządzeń.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ujednolica parametry stymulacji z translacyjnymi badaniami biomarkerów z wykorzystaniem EEG lub zapisów fizjologicznych.
- Zapewnia ciągłość od odkryć mechanistycznych po walidację przedkliniczną w systemach istotnych dla danej jednostki chorobowej.
- Wspiera decyzje dotyczące dalszego rozwoju projektu w oparciu o analizę ryzyka poprzez kwantyfikację punktów końcowych dotyczących bezpieczeństwa i tolerancji.
Integracja potoku i przepływu pracy
taVNS integruje się z kontinuum od etapu odkryć do badań przedklinicznych, umożliwiając prowadzenie badań nad neuromodulacją opartych na hipotezach, ilościowe wyznaczanie progów oraz standaryzowany zbiór danych do analityki międzybadawczej.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących modulacji nerwu błędnego i wyjaśnianie szlaków sygnałowych.
- Przesiewanie: Dostarcza powtarzalne, ilościowe wyniki sensoryczne oraz wskaźniki dyskomfortu w celu przygotowania testów.
- Analityka: Zapewnia pomiary progów, bólu i efektów ubocznych do porównywania stanów.
- Badania translacyjne: Łączy odczyty biomarkerów i parametrów fizjologicznych w celu korelacji przedklinicznej.
- Wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje zestandaryzowany, skalowalny protokół neuromodulacji dla zróżnicowanych programów B+R.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad neuromodulacją.
- Wartość operacyjna: Umożliwia standaryzację protokołów, powtarzalność oraz skalowalne wdrażanie w wielu badaniach.
- Wartość strategiczna: Poprawia proces podejmowania decyzji go/no-go oraz efektywność kapitałową poprzez kwantyfikację zaangażowania celu i tolerancji.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój zasobów neuromodulacyjnych.
Wskazówki dotyczące implementacji
- Wymaga wiedzy specjalistycznej w zakresie neuromodulacji, wyznaczania progów sensorycznych oraz monitorowania bezpieczeństwa uczestników.
- Wymaga dostępu do programowalnych stymulatorów, systemów elektrod oraz infrastruktury do akwizycji danych.
- Wymaga rygorystycznej standaryzacji parametrów stymulacji i rozmieszczenia elektrod pomiędzy zespołami.
- Protokoły muszą być dostosowane do zmienności anatomicznej i różnic w systemach modelowych.
- Powtarzalność zależy od informacji zwrotnych od uczestników oraz ścisłego przestrzegania protokołu.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:04
Title
1:01
Ear Targeting and Skin Preparation
1:50
Electrode Preparation and Placement
2:49
Perceptual Threshold (PT) Determination
3:45
Delivering Stimulation
4:26
After Transcutaneous Auricular Vagus Nerve Stimulation (taVNS)
4:59
Results: Representative taVNS Analyses
5:51
Conclusion
