$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Транскожная стимуляция блуждающего нерва в ушной области (та-ВНС) — это неинвазивная нейромодуляция, используемая для смягчения моторных нарушений послеинсульта 1. Этот метод включает стимуляцию ушной раковины электродами для активации ветви ушного нерва. Такая стимуляция запускает путь 2 ядра ядра одиночного тракта (NTS)-locus coeruleus (LC), который поднимается к центральным блуждающим проекциям в моторной коре, лобной доле, таламусе и мозжечке. Этот процесс повышает нейропластичность и реорганизацию сети3. По сравнению с традиционной инвазивной стимуляцией блуждающего нерва, ta-VNS сохраняет терапевтическую эффективность, одновременно снижая хирургические риски и частотуосложнений 4. Эти преимущества делают её заметным исследовательским центром в области науки о реабилитации 5,6,7.
Клинические данные подтверждают эффективность комбинированной тренировки ta-VNS и моторных тренировок в улучшении моторной функции после инсульта. Чанг и др.8 рандомизировали 36 пациентов с нарушениями верхних конечностей на две группы: активные ta-VNS с роботизированной моторной тренировкой и фиктивные ta-VNS с роботизированным обучением. Активная группа ta-VNS показала значительно большее улучшение спастичности верхних конечностей и активности электромиограммы по сравнению с группой «шам», что свидетельствует об улучшении моторного восстановления. В дополнение к этим результатам, Чжэн и др. использовали моторные потенциалы, чтобы показать, что пациенты с инсультом, получающие ta-VNS синхронизированную с роботизированным обучением, демонстрировали повышенную возбуждённость первичной моторной коры (M1), а также улучшенную эффективность проводимости (снижение латентности) по сравнению с теми, кто проходил обучение только с роботизированной техникой. Это свидетельствует о том, что комбинированные ta-VNS способствуют функциональной корковой реорганизации для усиления моторного восстановления.
Однако существующие комбинированные вмешательства обычно используют фиксированную параметрическую открытую петлю стимуляций, не обладая динамической замкнутой реакцией на нейронные состояния. Для решения этого ограничения мы разработали новую систему замкнутого цикла с электроэнцефалографией (ЭЭГ), интегрирующую ta-VNS с моторной тренировкой на основе интерфейса мозг-компьютер (BCI), состоящую из четырёх компонентов: системы синхронизации, блока для получения ЭЭГ, пневматической перчатки для реабилитации рук и устройства ta-VNS. Блок получения ЭЭГ фиксирует взаимодействие мозга, связанное с моторными намерениями, расшифровав сигналы ЭЭГ, используя характеристики взаимодействия в реальном времени как биомаркер для активации пневматической перчатки и устройстваta-VNS 10. Оба устройства подключаются к хосту синхронизации через проводные последовательные порты. Когда вовлечённость мозга достигает заранее определённого порога, устройства активируются синхронно, позволяя замкнутому циклу вмешательства ta-VNS, точно соответствующего моторной тренировке. Предполагается, что эта синхронизация повышает синаптическую эффективность между моторной корой и спинномозговыми моторными нейронами, поскольку предыдущие исследования показывают, что ta-VNS в сочетании с моторными тренировками могут модулировать возбуждение коры и синаптическуюфункцию 11. В то же время ta-VNS не активируется, если значение вовлечённости мозга ниже порога. Ожидается, что эта система может усиливать кортикоспинальную связь и способствовать синаптической пластичности, учитывая, что замкнутый контур ta-VNS, синхронизированный с движением, показал потенциал для улучшения моторных результатоввосстановления 12, что несёт значительный потенциал для нейрореабилитационных исследований.
Система в первую очередь подходит для пациентов с инсультом с нарушениями моторной функции верхней конечности. Для соответствия пациентам необходимы достаточные когнитивные способности для выполнения задач, а также стабильные жизненные показатели. Ключевые противопоказания включают наличие имплантированных электронных устройств, кожные поражения или аномалии в зоне ушиной стимуляции, диагностированную патологию шейного блуждающего нерва или специфические аритмии. Операционные ограничения связаны с необходимостью проведения вмешательства обученного персонала и постоянного мониторинга во время начальных сессий для обеспечения толерантности к стимуляции и процедурной безопасности.
Учитывая новизну этой интегрированной системы, стандартизированный прикладной протокол имеет первостепенное значение для обеспечения последовательного администрирования и воспроизведения метода. Поэтому основная цель этой методологической статьи — представить стандартизированный протокол для замкнутой системы ta-VNS, синхронизированного с моторным обучением на основе BCI. Кроме того, используя функциональную оценку на основе ЭЭГ в репрезентативном случае, мы стремились предварительно изучить нейромодуляторные эффекты замкнутой системы ta-VNS, синхронизированной с моторной тренировкой на основе BCI, по сравнению с фиктивной ta-VNS, синхронизированной с моторной тренировкой на основе BCI. Эта работа закладывает методологическую основу и демонстрирует первоначальную возможность применения этого синхронизированного вмешательства в клинической среде.