Estimulação transcutânea do nervo vago auricular no ouvido humano

Resumo

Fonte: Badran, B. W., et al. Administração laboratorial de estimulação transcutânea do nervo vago auricular (taVNS): técnica, direcionamento e considerações. J. Vis. Exp. (2019)

Este vídeo demonstra a estimulação transcutânea do nervo vago auricular (taVNS), um método não invasivo para modular a atividade cerebral. Os eletrodos são colocados na parede anterior do meato acústico externo e no tragus, visando o ramo auricular do nervo vago (ABVN). Quando estimulado, o impulso nervoso resultante viaja para o tronco cerebral, onde influencia várias regiões do cérebro e suas funções

Protocolo

Todos os procedimentos envolvendo participantes humanos foram realizados em conformidade com as diretrizes institucionais, nacionais e internacionais para o bem-estar humano e foram revisados pelo conselho de revisão institucional local.

1. Materiais

1. Certifique-se de que todos os materiais necessários para administrar taVNS estejam preparados (Figura 1). O estimulador taVNS pode ser um dispositivo acionado por bateria que atende aos regulamentos de segurança locais ou alimentado por uma tomada elétrica convencional com mecanismos de segurança integrados que evitam surtos elétricos não intencionais. É necessário um estimulador de corrente constante (controlado por corrente) com uma saída máxima de 5 mA.
2. Para taVNS, use eletrodos de estimulação feitos de um metal condutor redondo (estanho, Ag / AgCl, ouro) combinado com um meio condutor, como gel eletrolítico ou pasta condutora (consulte a Tabela de Materiais). Como alternativa, use eletrodos condutores feitos com eletrodos de carbono condutores flexíveis e gel condutor que podem ou não ser adesivos. Nunca coloque eletrodos diretamente na pele sem um meio condutor, pois isso pode representar um risco desnecessário para o participante e causar desconforto ou dor.
3. Use um software de script executado por computador (consulte a Tabela de Materiais) que é programado e usado para controlar o estimulador e iniciar a estimulação com parâmetros específicos. Esses parâmetros incluem intensidade de corrente (mA), largura de pulso (μs), frequência (Hz), ciclo de trabalho (tempo liga/desliga, s) e duração da sessão (min).
4. Use almofadas de preparação de álcool (álcool isopropílico 70%) para preparar a superfície da pele antes de prender os eletrodos na orelha. Isso remove a oleosidade superficial da pele e reduz a resistência da pele, garantindo que a estimulação seja fornecida em níveis de potência seguros.

2. Direcionamento da orelha e preparação da pele

1. Use os seguintes critérios gerais de inclusão para a realização de taVNS no ambiente de pesquisa: Idade de 18 a 70 anos, sem dor facial ou de ouvido, sem trauma recente na orelha, sem implantes metálicos, incluindo marca-passos, não grávida.
2. Em experimentos envolvendo participantes saudáveis em um ambiente de laboratório, use os seguintes critérios de exclusão: histórico pessoal ou familiar de convulsão, humor ou distúrbios cardiovasculares, dependência de álcool ou uso recente de drogas ilícitas, em quaisquer agentes farmacológicos conhecidos por aumentar o risco de convulsão.
3. Sente o participante em uma cama ou cadeira confortável em decúbito dorsal ou outra posição relaxada com as pernas elevadas e a cabeça apoiada.
4. Inspecione a orelha esquerda do participante. Certifique-se de que nenhuma joia esteja presa e que toda a maquiagem e loção sejam removidas. Confirme se não há contra-indicações relacionadas à pele no local da estimulação, incluindo queimaduras solares, cortes, lesões, feridas abertas.
5. Encontre o alvo de estimulação, marcado pela parede anterior do canal auditivo externo externamente, encontrando o tragus. A estimulação será realizada na porção do canal auditivo diretamente atrás do tragus (Figura 2).
6. Use uma almofada de preparação de álcool para esfregar suavemente o local alvo, tanto interna quanto externamente, para diminuir a resistência da pele e aumentar a condutância.

3. Preparação e colocação do eletrodo

1. Se estiver usando eletrodos não descartáveis, inspecione visualmente os eletrodos para garantir que uma superfície limpa e livre de corrosão seja exposta. Certifique-se de que os eletrodos sejam desinfetados para evitar a propagação de bactérias entre os indivíduos. Isso pode ser feito usando álcool ou lenços de esterilização para esfregar os eletrodos. Se estiver usando eletrodos descartáveis, pule para a etapa 3.2.
2. Espalhe uma fina camada de pasta condutora na superfície do eletrodo uniformemente. Isso distribuirá eletricidade para o local de estimulação. Para um eléctrodo redondo de 8 mm de diâmetro, é suficiente uma quantidade de pasta do tamanho de uma ervilha. Espalhe a pasta usando um aplicador estreito de madeira para formar uma fina camada de pasta <1 mm em ambos os eletrodos.
3. Conecte os cabos dos eletrodos ao dispositivo de estimulação enquanto o dispositivo estiver desligado e verifique a polaridade dos eletrodos (eletrodo vermelho/positivo: ânodo, eletrodo preto/negativo: cátodo). Este é um detalhe importante, pois o direcionamento é específico da polaridade - o ânodo (terminal vermelho/positivo) é o eletrodo colocado dentro do canal auditivo e direcionado à parede anterior do canal auditivo externo. O cátodo (terminal preto/negativo) fica do lado de fora da orelha, preso ao tragus. Para estimulação simulada, o ânodo é colocado no lado anterior da orelha.
4. Prenda o eletrodo de mola no tragus com o ânodo fazendo contato com a parede anterior do meato acústico externo e o cátodo entrando em contato com a parte anterior do tragus.
   NOTA: Se estiver realizando estimulação simulada, prenda o eletrodo no lóbulo da orelha (controle ativo). Alternativamente, a estimulação simulada pode ser fornecida anexando clipes de estimulação ao local ativo e não fornecendo corrente elétrica (controle passivo).
5. Como os indivíduos sentirão a pressão dos eletrodos presos ao ouvido, certifique-se de que essa pressão não seja desconfortável ou perturbadora do fluxo sanguíneo regional, conforme demonstrado pela pele branca pálida no local do clipe ou dor física sentida pelo sujeito. Após este ponto, determine o limiar perceptivo (TP) que será descrito na próxima etapa do procedimento.

4. Determinação do Limiar Perceptivo (PT)

NOTA: O limiar perceptivo é um valor crítico usado para determinar o poder da estimulação do taVNS. Este valor é definido como a quantidade mínima de eletricidade necessária para perceber a estimulação elétrica na pele descrita como uma sensação de picada ou formigamento.

1. Determine o PT usando uma pesquisa paramétrica binária simples de aumento e redução. Primeiro ligue o estimulador e defina a saída para 3 mA. Forneça um trem de estimulação taVNS de 1 segundo na largura de pulso desejada (normalmente 250–500 μs) e frequência (25 Hz, pode variar de acordo com a aplicação).
2. Pergunte ao sujeito se ele sentiu o estímulo. A sensação é geralmente relatada como uma sensação de "cócegas" ou "picadas".
   1. Em caso afirmativo, diminua a intensidade da estimulação em 50% e repita o passo 4.2. Se NÃO, aumente a intensidade da estimulação em 50% e repita a etapa 4.2.
3. Repita o processo descrito na etapa 4.2 até registrar um mínimo de 4 respostas "SIM", em que a 4ª resposta SIM deve vir após um NÃO. A intensidade (em mA) do PT será o valor no qual o sujeito diz sua quarta resposta SIM.
4. Use o exemplo de descoberta de limite de TP listado na Tabela 1 para auxiliar na determinação de TP.

5. Fornecendo estimulação

1. Uma vez que o sujeito esteja confortável. eletrodos de estimulação devidamente fixados ao alvo desejado e o limiar perceptivo determinado na largura e frequência de pulso desejadas, iniciam a estimulação.
2. Use um computador executando uma interface gráfica de usuário geradora de pulsos (GUI, por exemplo, stimDesigner) conectada a uma unidade de aquisição de dados (DAQ) para acionar o sistema de estimulação. O software deve emitir pulsos lógicos transistor-transistor (TTL) como configurações programáveis (Figura 3). Os pulsos TTL serão enviados por meio de um cabo de baioneta Neill-Concelman (BNC) para a porta de "gatilho" do estimulador. Esta interface software/estimulador permite a modulação da frequência, ciclo de trabalho (tempo liga/desliga) e duração da sessão (Figura 4).
   1. Garantir que a estimulação seja fornecida em níveis super-limiar, como 200% do PT8,9. Por exemplo, se o PT foi determinado como 0,8 mA, a estimulação será fornecida a 1,6 mA.
   2. Certifique-se de que as diretrizes para ciclos de trabalho sejam seguidas ao realizar longas sessões de estimulação. Os ciclos de trabalho típicos têm períodos "ligados" de 30 a 60 s e períodos "desligados" de 60 a 120 s, ou ciclos de trabalho de 20 a 50%.
   3. Varie a duração da sessão de estimulação (tempo total). Estudos sugerem que sessões de estimulação de 30 a 60 minutos em um ciclo de trabalho de 25% são seguras e livres de quaisquer efeitos colaterais agudos ou eventos adversos. Essas sessões podem ser repetidas com 12 a 24 h entre as sessões com segurança.
      >NOTA: a segurança do taVNS não é clara para períodos mais longos de sessões de estimulação, ciclos de trabalho percentuais maiores (>40%), paradigmas acelerados e doses de corrente de estimulação mais altas.

Resultados

Figura 1: Principais componentes. Os componentes mínimos necessários para a administração adequada de taVNS são os seguintes (A) eletrodos de estimulação auditiva, (B) gel condutor e almofadas de preparação de á...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
70% Toalhetes com álcool isopropílico	Qualquer	N/A	Quaisquer almofadas de preparação de álcool usadas para a pele em apropriado.
Estimulador de Corrente Constante (Acionável)	Estimulador Médico N/A da Soterix		fabricado para uso personalizado pela Soterix Medical
Eletrodos Condutivos Descartáveis	Os	N/A	são construídos sob medida no Laboratório de Engenharia Neural do City College (Badran/Bikson)
Software Matlab com GUI de Estimulação	MathWorks	N/A	MATLAB usado para programar o padrão de pulso
Ten20 Pasta Condutora	Weaver and Company	N/A	Pasta condutora usada para administração de estimulação

eletrodos de estimulação personalizados