Zrozumienie wpływu nieinwazyjnej przezusznej stymulacji nerwu błędnego na EEG i HRV
19 stycznia 2024
Ten protokół dostarcza informacji o tym, jak zastosować przezskórną stymulację nerwu błędnego (taVNS) w badaniu klinicznym, w tym potencjalne biomarkery, takie jak wskaźniki EEG i zmienność rytmu serca (HRV) do pomiaru wpływu tego leczenia na autonomiczny układ nerwowy.
Przezuszna stymulacja nerwu błędnego, w skrócie taVNS, to bezpieczna, nieinwazyjna technika stymulacji, która jest ukierunkowana na gałąź uszną nerwu błędnego. Umieszczając elektrody w małżowinie usznej, jako alternatywę dla stymulacji inwazyjnej, taVNS może wpływać na kilka funkcji mózgu poprzez stymulację włókien nerwu błędnego. Kilka badań wykazało obiecujące wyniki taVNS.
Brakuje jednak badań mechanistycznych, które badałyby jego wpływ na sieć neuronową i autonomiczny układ nerwowy. Dlatego w tym badaniu klinicznym oceniamy taVNS u osób zdrowych, szukając potencjalnych biomarkerów, takich jak wskaźniki EEG i zmienność rytmu serca. W tym protokole proponujemy obustronną stymulację, która nie zwiększa znacząco prawdopodobieństwa wystąpienia zdarzeń sercowo-naczyniowych, ale wzmacnia efekt stymulacji nerwu błędnego.
taVNS jest bardzo obiecujący, jeśli chodzi między innymi o zaburzenia nastroju i przewlekłe stany bólowe. Badanie to dostarczy informacji na temat bezpieczeństwa, wykonalności i ogólnego wpływu taVNS na procesy psychologiczne. W związku z tym udało nam się ustalić podstawowe zrozumienie, w jaki sposób taVNS wpływa na mechanizmy neurofizjologiczne, zwiększając zaufanie do potencjalnej wartości terapeutycznej tej techniki.
Zrozumienie zmiennych związanych z odpowiedzią na taVNS może pomóc w projektowaniu przyszłych badań klinicznych w celu maksymalizacji efektów tej interwencji. Na tej podstawie nasze badania będą koncentrować się na tym, w jaki sposób taVNS można zoptymalizować, aby celować w określone ścieżki neuronowe i leczyć różne schorzenia. Aby rozpocząć, otwórz kopertę zawierającą ukrytą randomizację i przygotuj odpowiednie urządzenie aktywne lub pozorowane.
Przekaż urządzenie oślepionemu badaczowi. Użyj elektronicznego systemu przechwytywania formatu lub REDCap, aby zebrać dane do tego badania z udziałem uczestnika. Aby rozpocząć ocenę QST, przyłóż termode Peltiera do prawego przedramienia badanego, aby dostarczyć krótkie bodźce cieplne.
Poinstruuj badanego, aby ocenił intensywność bólu od zera do 100. Następnie zastosuj bodziec testowy przez 30 sekund w temperaturze testowej. Poproś badanego, aby ocenił intensywność bólu w 10-sekundowych odstępach od 10 do 30 sekund, po tym, jak termoda osiągnie temperaturę bólu 60.
Pięć minut po dostarczeniu bodźca testowego zanurz lewą rękę badanego w łaźni wodnej ustawionej w temperaturze od 10 do 12 stopni Celsjusza na 30 sekund. Następnie zastosuj tę samą temperaturę bólu 60 na prawym przedramieniu badanego, zanim poprosisz go o ocenę intensywności bólu. Teraz poproś badanych, aby umieścili na swojej osobie monitor zmienności rytmu serca lub HRV.
Zanurz czepek EEG w jednym litrze wody z 11 gramami chlorku potasu i pięcioma mililitrami szamponu dla dzieci na 10 do 15 minut. Następnie ułóż obiekt wygodnie na krześle. Następnie przykryj ramiona osoby badanej dużymi ręcznikami.
Aby zlokalizować wierzchołek, umieść znacznik w połowie odległości między nasion i inion. Zaznacz połowę odległości między oboma punktami przedusznymi. Następnie zaznacz przecięcie obu znaków.
Ostrożnie umieść czepek EEG na głowie badanego. Podłącz EEG do systemu komputerowego i rozpocznij ocenę spoczynku. Jednocześnie oceniaj wyjściowe HRV przez pięć minut na tablecie podłączonym do monitora przez Bluetooth, zanim ocenisz EEG.
Następnie, aby wykonać zadanie związane z oceną EEG, oczyść skórę ucha badanego za pomocą wacika nasączonego 70% alkoholem. Nałóż sól fizjologiczną na końcówki douszne, a następnie umieść elektrody na uchu i sprawdź aktualną jakość. Rozpocznij stymulację za pomocą TAVNS.
Po 60 minutach stymulacji zmierz badany pod kątem EEG, HRV i bólu. Następnie wykonaj warunkową modulację bólu jak poprzednio. Stworzono topograficzny rozkład wykresów skóry głowy w EEG w stanie spoczynku dla pasm Theta, Alpha i Beta, w procedurze Baseline, During i Post.
Asymetryczny wzór alfa został zauważony w okolicy czołowej.
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje zastosowanie przezskórnej stymulacji gałęzi usznej nerwu błędnego (taVNS) jako nieinwazyjnej metody aktywacji nerwu błędnego poprzez ucho. Badano wpływ taVNS na autonomiczny układ nerwowy, wykorzystując potencjalne biomarkery, takie jak wskaźniki EEG oraz zmienność rytmu serca (HRV), aby dostarczyć informacji na temat potencjału terapeutycznego tej metody w leczeniu zaburzeń nastroju oraz przewlekłych stanów bólowych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Badania kliniczne
- Autonomiczny układ nerwowy
Wprowadzenie
- taVNS celuje w gałąź uszną nerwu błędnego.
- Metoda ta jest badana jako bezpieczna, nieinwazyjna alternatywa dla tradycyjnych metod stymulacji.
- Poprzednie badania wykazują obiecujące wyniki, jednak brakuje analiz mechanistycznych.
- Badanie koncentruje się na zdrowych ochotnikach, aby ustalić bazowy wpływ na mechanizmy neurofizjologiczne.
Cel badania
- Ocena wpływu taVNS na procesy psychologiczne.
- Ocena potencjalnych biomarkerów, takich jak EEG i HRV.
- Optymalizacja zastosowania taVNS w celu ukierunkowanych interwencji terapeutycznych.
Zastosowane metody
- Badanie opiera się na schemacie badania klinicznego z gromadzeniem danych w czasie rzeczywistym.
- Uczestnicy zostali poddani różnym ocenom, w tym ocenie intensywności bólu oraz monitorowaniu HRV.
- Protokół obejmuje precyzyjne metody aplikacji stymulacji EEG i taVNS.
- W celu zapewnienia rzetelności wyników starannie wdrożono procedury randomizacji oraz środki kontrolne.
- Pomiary po stymulacji obejmowały EEG oraz HRV w celu analizy odpowiedzi organizmu.
Główne wyniki
- Wstępne wyniki sugerują, że taVNS jest bezpieczna i nie zwiększa znacząco ryzyka sercowo-naczyniowego.
- Pomiary EEG wykazały zmiany w aktywności mózgu podczas i po stymulacji.
- Dane HRV mogą ujawnić modulacyjne efekty taVNS w odniesieniu do autonomicznego układu nerwowego.
- Badanie stanowi podstawę dla przyszłych badań nad mechanizmami działania oraz potencjalnych zastosowań klinicznych.
Wnioski
- taVNS wykazuje potencjał jako interwencja terapeutyczna w różnych schorzeniach, co uzasadnia dalsze badania.
- Badanie podkreśla potrzebę zrozumienia indywidualnej zmienności odpowiedzi na taVNS.
- Zidentyfikowano implikacje dla przyszłych badań klinicznych w celu maksymalizacji efektów terapeutycznych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Przezuszna stymulacja nerwu błędnego (taVNS) oferuje nieinwazyjną metodę badania szlaków neuronalnych i autonomicznych, wspierając wczesnym etapem ograniczania ryzyka mechanistycznego w procesie odkrywania neuroterapii. Ilościowe wyniki EEG i HRV dostarczają obiektywnych biomarkerów zaangażowania celu i modulacji fizjologicznej, co zapewnia ciągłość translacyjną z modeli przedklinicznych do badań na ludziach. Podejście to umożliwia zespołom portfelowym ocenę wykonalności interwencji oraz optymalizację projektu badań dla przyszłych wskazań terapeutycznych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie modulacji szlaku błędnego za pomocą mierzalnych biomarkerów EEG i HRV.
- Wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez izolację efektów neuronalnych i autonomicznych u zdrowych ochotników.
- Ułatwia uzyskanie pewności prognostycznej w zakresie zaangażowania celu dla strategii neuromodulacji.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Ustanawia zwalidowane parametry fizjologiczne do późniejszego przesiewowego badania interwencji neuromodulacyjnych.
- Standaryzuje protokoły pomiarów EEG i HRV w celu zapewnienia powtarzalności wyników w różnych badaniach.
- Zapewnia ilościowe punkty końcowe do oceny efektów interwencji w warunkach kontrolowanych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Dopasowuje biomarkery fizjologiczne do punktów końcowych w badaniach translacyjnych, istotnych dla szlaków nastroju i bólu.
- Zapewnia ciągłość od odkryć mechanistycznych do walidacji przedklinicznej i wczesnej fazy klinicznej.
- Wspiera decyzje dotyczące rozwoju projektu, dostosowane do ryzyka i oparte na obiektywnych danych neurofizjologicznych.
Integracja potoku i przepływu pracy
taVNS z monitorowaniem EEG i HRV wpisuje się w kontinuum od odkryć do badań przedklinicznych, łącząc studia mechanistyczne z rozwojem biomarkerów translacyjnych.
- Biologia odkrywcza: Zapewnia platformę do weryfikacji hipotez dotyczących wpływu modulacji nerwu błędnego na układy nerwowe i autonomiczne.
- Przesiewy: Dostarcza powtarzalne, ilościowe wyniki EEG i HRV do wyznaczania punktów odniesienia dla interwencji.
- Analityka: Umożliwia statystyczne porównanie stymulacji aktywnej z pozorowaną w wielu domenach fizjologicznych.
- Badania translacyjne: Pozwala powiązać biomarkery mechanistyczne z punktami końcowymi istotnymi dla przyszłych badań klinicznych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia powtarzalny protokół dla badań nad neuromodulacją w różnych obszarach terapeutycznych.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad neuromodulacją.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje gromadzenie danych fizjologicznych i zwiększa powtarzalność.
- Wartość strategiczna: Dostarcza informacji dla decyzji o kontynuacji lub przerwaniu projektu (go/no-go) i optymalizuje alokację zasobów w programach na wczesnym etapie.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację aktywów neuromodulacyjnych skorygowaną o ryzyko, w oparciu o obiektywne dane biomarkerów.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy specjalistycznej w zakresie akwizycji i analizy EEG oraz HRV.
- Wymaga dostępu do zwalidowanych instrumentów i infrastruktury przechwytywania danych.
- Konieczna jest standaryzacja protokołu w celu zapewnienia porównywalności między badaniami.
- Możliżna może być konieczność adaptacji dla różnych populacji badanych lub modeli chorobowych.
- Interpretacja zmian biomarkerów musi uwzględniać zmienność bazową oraz grupy kontrolne poddane procedurze sham.
