Чрескожная стимуляция ушного блуждающего нерва на ухе человека

Аннотация

Источник: Badran, B. W., et al. Лабораторное введение чрескожной стимуляции ушного блуждающего нерва (taVNS): техника, нацеливание и соображения. J. Vis. Exp. (2019)

В этом видео демонстрируется чрескожная стимуляция блуждающего нерва предсердия предсердия (taVNS) — неинвазивный метод модуляции активности мозга. Электроды размещаются на передней стенке наружного слухового прохода и козелке, нацеливаясь на аурикулярную ветвь блуждающего нерва (ABVN). При стимуляции полученный нервный импульс направляется в ствол мозга, где он воздействует на несколько областей мозга и их функции

Протокол

Все процедуры с участием людей были выполнены в соответствии с институциональными, национальными и международными руководящими принципами по благополучию человека и были рассмотрены местным институциональным наблюдательным советом.

1. Материалы

1. : Убедитесь, что все материалы, необходимые для введения taVNS, подготовлены (Рисунок 1). Стимулятор taVNS может быть либо устройством с питанием от аккумулятора, отвечающим местным нормам безопасности, либо работающим от обычной электрической розетки со встроенными механизмами безопасности, предотвращающими непреднамеренные скачки напряжения. Требуется стимулятор постоянного тока (управляемый током) с максимальной выходной мощностью 5 мА.
2. Для taVNS используйте электроды для стимуляции, изготовленные из круглого проводящего металла (олово, Ag/AgCl, золото) в сочетании с проводящей средой, такой как гель электролита или проводящая паста (см. Таблицу материалов). В качестве альтернативы используйте проводящие электроды, изготовленные из гибких проводящих угольных электродов и проводящего геля, который может быть или не быть адгезивным. Никогда не размещайте электроды непосредственно на коже без проводящей среды, так как это может представлять ненужный риск для участника и вызвать дискомфорт или боль.
3. Используйте компьютерное программное обеспечение (см. Таблицу материалов), которое запрограммировано и используется для управления стимулятором и инициирования стимуляции с определенными параметрами. Эти параметры включают в себя силу тока (мА), длительность импульса (μс), частоту (Гц), коэффициент заполнения (время включения/выключения, с) и продолжительность сеанса (мин).
4. Используйте спиртовые подушечки (70% изопропилового спирта) для подготовки поверхности кожи перед прикреплением электродов к уху. Это удаляет поверхностные масла с кожи и снижает сопротивляемость кожи, обеспечивая стимуляцию на безопасном уровне.

2. Нацеливание на ухо и подготовка кожи

1. Используйте следующие общие критерии включения для проведения taVNS в условиях исследования: возраст 18–70 лет, отсутствие боли в лице или ухе, недавняя травма уха, отсутствие металлических имплантатов, включая кардиостимуляторы, не беременна.
2. В экспериментах с участием здоровых участников в лабораторных условиях используйте следующие критерии исключения: личный или семейный анамнез судорог, расстройства настроения или сердечно-сосудистой системы, зависимость от алкоголя или недавнего употребления запрещенных наркотиков, любые фармакологические средства, которые, как известно, увеличивают риск судорог.
3. Усадите участника на удобную кровать или стул в лежачем положении на спине или в другом расслабленном положении с поднятыми ногами и опорой на голову.
4. Осмотрите левое ухо участника. Убедитесь, что украшения не прикреплены, а весь макияж и лосьон удалены. Подтвердите отсутствие противопоказаний, связанных с кожей, в месте стимуляции, включая солнечные ожоги, порезы, поражения, открытые язвы.
5. Найдите цель стимуляции, обозначенную передней стенкой наружного слухового прохода, находя козелок. Стимуляция будет осуществляться в ту часть слухового прохода, которая находится непосредственно за козелком (Рисунок 2).
6. Используйте спиртовую салфетку, чтобы аккуратно потереть целевой участок, как внутри, так и снаружи, чтобы уменьшить сопротивление кожи и увеличить проводимость.

3. Подготовка и установка электродов

1. Если вы используете одноразовые электроды, визуально осмотрите электроды, чтобы убедиться, что поверхность чистая, не подверженная коррозии. Убедитесь, что электроды продезинфицированы, чтобы предотвратить распространение бактерий между объектами. Это можно сделать с помощью спирта или стерилизационных салфеток для очистки электродов. Если вы используете одноразовые электроды, перейдите к шагу 3.2.
2. Равномерно распределите тонкий слой проводящей пасты по поверхности электрода. Это позволит распределять электричество к месту стимуляции. Для круглого электрода диаметром 8 мм достаточно количества пасты размером с горошину. Распределите пасту с помощью узкого деревянного аппликатора, чтобы сформировать тонкий слой пасты <1 мм на обоих электродах.
3. Подключите кабели электродов к устройству стимуляции, когда устройство выключено, и проверьте полярность электродов (красный/положительный электрод: анод, черный/отрицательный электрод: катод). Это важная деталь, так как нацеливание зависит от полярности — анод (красный/положительный вывод) — это электрод, расположенный внутри слухового прохода и нацеленный на переднюю стенку наружного слухового прохода. Катод (черный/отрицательный терминаль) находится на внешней стороне уха и прикреплен к козелку. Для симуляции стимуляции анод размещается на передней стороне уха.
4. Закрепите пружинный электрод на козелке так, чтобы анод соприкасался с передней стенкой наружного слухового прохода, а катод соприкасался с передней частью козелка.
   ПРИМЕЧАНИЕ: При проведении фиктивной стимуляции закрепите электрод на мочке уха (активный контроль). В качестве альтернативы, фиктивная стимуляция может быть осуществлена путем прикрепления зажимов для стимуляции к активному центру и отсутствия подачи электрического тока (пассивное управление).
5. Поскольку испытуемые будут ощущать давление электродов, прикрепленных к уху, убедитесь, что это давление не является неудобным или не нарушает региональный кровоток, о чем свидетельствует бледно-белая кожа в месте зажима или физическая боль, ощущаемая субъектом. После этого момента определите порог восприятия (ПТ), который будет описан на следующем процедурном этапе.

4. Определение перцептивного порога (ПТ)

ПРИМЕЧАНИЕ: Перцептивный порог является критической величиной, используемой для определения мощности стимуляции taVNS. Эта величина определяется как минимальное количество электричества, необходимое для восприятия электрической стимуляции на коже, описываемой как ощущение покалывания или покалывания.

1. Определите PT с помощью простого двоичного параметрического поиска с повышением и понижением уровня. Сначала включите стимулятор и установите выходную мощность на 3 мА. Обеспечьте 1-секундную последовательность стимуляции taVNS с желаемой шириной импульса (обычно 250–500 μс) и частотой (25 Гц, может варьироваться в зависимости от области применения).
2. Спросите испытуемого, почувствовал ли он стимуляцию. Об ощущении обычно сообщается как ощущение «щекотки» или «покалывания».
   1. Если ДА, уменьшите интенсивность стимуляции на 50% и повторите шаг 4.2. Если НЕТ, увеличьте интенсивность стимуляции на 50% и повторите шаг 4.2.
3. Повторяйте процесс, описанный в шаге 4.2, до тех пор, пока не будет записано не менее 4 ответов «ДА», из которых 4-й ответ «ДА» должен идти после ответа «НЕТ». Интенсивность (в мА) ПТ будет значением, на которое субъект произносит свой четвертый ответ «ДА».
4. Используйте пример определения порога PT, приведенный в таблице 1, чтобы помочь в определении PT.

5. Стимуляция

1. После того, как испытуемый чувствует себя комфортно. электроды для стимуляции должным образом прикреплены к желаемой мишени, а порог восприятия определен на желаемой ширине и частоте импульса, начните стимуляцию.
2. Используйте компьютер с генерирующим импульсами графическим интерфейсом пользователя (GUI, например, stimDesigner), подключенным к блоку сбора данных (DAQ) для управления системой стимуляции. Программное обеспечение должно выводить импульсы транзисторно-транзисторной логики (TTL) в виде программируемых настроек (рис. 3). TTL-импульсы будут подаваться через байонетный кабель Нейла-Консельмана (BNC) к порту «триггера» стимулятора. Этот интерфейс программного обеспечения/стимулятора позволяет модулировать частоту, коэффициент заполнения (время включения/выключения) и продолжительность сеанса (Рисунок 4).
   1. Убедитесь, что стимуляция доставляется на сверхпороговых уровнях, таких как 200% от PT8,9. Например, если ПВ была определена на уровне 0,8 мА, стимуляция будет проводиться при 1,6 мА.
   2. Убедитесь, что при проведении длительных сеансов стимуляции соблюдаются рекомендации по рабочим циклам. Типичные рабочие циклы имеют периоды «включения» 30–60 с и периоды «выключения» 60–120 с, или 20–50% рабочих циклов.
   3. Варьируйте продолжительность сеанса стимуляции (общее время). Исследования показывают, что 30-60-минутные сеансы стимуляции при 25% рабочем цикле безопасны и не вызывают острых побочных эффектов или побочных эффектов. Эти сеансы можно безопасно повторять через 12–24 часа между сеансами.
      >ПРИМЕЧАНИЕ: безопасность taVNS неясна при более длительных периодах сеансов стимуляции, больших процентных рабочих циклах (>40%), ускоренных парадигмах и более высоких дозах тока стимуляции.

Результаты

Рисунок 1: Ключевые компоненты. Минимально необходимыми компонентами для правильного введения taVNS являются следующие (A) электроды для стимуляции уха, (B) проводящие гели и спиртовые прокладки, (C

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
70% Isopropyl Спиртовые салфетки	Any	N/A	Любые спиртовые прокладки, используемые для кожи, в подходящем.
Стимулятор постоянного тока (триггерный)	N/A	стимулятор Soterix изготовлен для индивидуального использования Soterix Medical
Одноразовые проводящие электроды	Изготовленные	на заказ N/A	Стимуляционные электроды изготовлены по индивидуальному заказу в Лаборатории нейронной инженерии Городского колледжа (Бадран / Биксон)
Программное обеспечение Matlab с графическим интерфейсом стимуляции	MathWorks	N/A	MATLAB используется для программирования импульсных диаграмм
Ten20 Проводящая паста	Weaver and	Company N/A	Проводящая паста, используемая для введения стимуляции

Медицинский