Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Laboratoriet administrasjon av transkutan Auricular nervus vagus stimulering (taVNS): teknikk, målretting og hensyn

Published: January 7, 2019 doi: 10.3791/58984
Automatic Translation
*1,2,3, *2, 1, 3, 3, 4, 3,5,6, 1
1Department of Biomedical Engineering, City College of New York, 2U.S. Army Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground, 3Brain Stimulation Laboratory, Department of Psychiatry, Medical University of South Carolina, 4Department of Pediatrics, Medical University of South Carolina, 5Department of Neurology, Medical University of South Carolina, 6Ralph H. Johnson VA Medical Center
* These authors contributed equally

Summary

En metodisk beskrivelse av teknikken, potensielle mål og riktig administrasjon av transkutan auricular nervus vagus stimulering (taVNS) på det menneskelige øret er beskrevet.

Abstract

Ikke-invasive nervus vagus stimulering (VNS) kan administreres via en roman, nye neuromodulatory teknikken kalles transkutan auricular nervus vagus stimulering (taVNS). I motsetning cervically implantert VNS er taVNS en rimelig og ikke-kirurgisk metode brukes til å modulere nervus systemet. taVNS er tiltalende som det gjør for rask oversettelse av VNS grunnforskning og fungerer som en sikker, billig, og bærbar neurostimulation system for fremtid behandling av sentrale og perifere sykdom. Bakgrunnen og begrunnelsen for taVNS er beskrevet, elektriske og parametrisk hensyn, riktig øret målretting og feste stimulering elektroder, personlige dosering via fastsettelse av persepsjon terskelen (PT), og safe administrasjon av taVNS.

Introduction

Cranial nerve X, bedre kjent som nervus vagus, er en stor nerve luftveiene som kommer i hjernestammen sentralnervesystemet og reiser i periferien, målretting hver større organ i thorax og buk (figur 1)1. Nervus vagus stimulering (VNS) innebærer kirurgisk implantering av bipolar elektroder rundt den venstre cervical grenen av nervus vagus. Elektriske pulser leveres til nervus vagus via en implantert puls generator (IPG) kirurgisk implantert i brystet2. Selv om VNS er FDA-godkjent for epilepsi, ildfaste depresjon og kronisk fedme, er det en kostbar prosedyre krever et sykehus besøk og kirurgi. Langsiktige sikkerheten av VNS er godt etablert, og fleste sikkerhet hensyn hensyn gjeldende intensitet relaterte bivirkninger (hes stemme, hals smerte) uten alvorlige stimulering-relaterte bivirkninger de siste 25 årene av klinisk bruk3 .

En noninvasive form for VNS kalles transkutan auricular nervus vagus stimulering (taVNS) har nylig dukket opp4. taVNS leverer elektrisk stimulering auricular gren av nervus vagus (ABVN), en lett tilgjengelig mål som innervates menneskelige øret5. Det siste tiåret, flere grupper har vist sikkerhet og toleranse av denne metoden6,7,8, inkludert sentrale og perifere nervesystemet effekter9,10, og Behavioral virkninger7,11,12,13 nevropsykiatriske bestander. taVNS er også utforsket i individer som en lovende enhancer kognitive14,15 og sosiale fungerende16,17,18. Som taVNS er blitt opprettet, tilbyr muligheten for forskere og klinikere raskt oversette lovende VNS forskning som har blitt beskrevet i ulike lidelser fra nevrologiske og psykologiske traumer19, 20 , 21, avhengighet22, betennelse23og tinnitus24,25.

I prinsippet ligner taVNS metodologisk konvensjonelt administrert transkutan elektrisk nervestimulering (TENS) brukes til å behandle muskel smerte lidelser26. Forskjellen er at taVNS leveres til bestemte anatomiske øret mål som antas å være innerveres av ABVN5. Feltet er fremdeles bestemme optimale stimulering mål27, selv om de to mest vanlige plasseringene er fremre veggen av ytre øregangen (tragus) og cymba conchae. Humbug stimulering kan utføres ved å stimulere øreflipp av øret, et område antas å ha minimal ABVN gir (figur 2). Alternativt kan humbug leveres via en passiv kontroll metode der elektrodene er knyttet til aktive områder, men ingen stimulering er levert. Stimulering parameterne varierer mellom grupper, men ifølge litteratur, stimulering leveres i en pulsatile mote (pulse width: 250-500 μs, frekvens: 10-25 Hz) og levert på en individualisert konstant strøm (< 5 mA). Stimulering gjeldende avhenger av individuelle og eksperimentelle protokollen, mange grupper å utforske forskjellige intensiteter som en funksjon av en individuell perseptuell terskelen (PT). PT er definert som et minimum av gjeldende fremlokkende en oppfattet sensasjon på målområdet, og er vanligvis bestemt via parametrisk estimering av tilpassede sekvensiell testing (PEST) programvaren som beskrives i denne rapporten.

taVNS er en sikker teknikk som kan administreres i laboratorium eller klinisk setting. Bivirkninger av taVNS er minimal, med hudirritasjon eller rødhet er den vanligste bivirkningen. De fleste taVNS studier utforske stimulering av det venstre øret, som det antas å være tryggere, selv om dataene i en stor rettssak (Badran et al. 2018) avslører at høyre-sidig stimulering har ingen økning i risiko for bivirkninger. På grunn av litteratur i ensidig venstre stimulering illustrerer vi typisk taVNS opplegget for laboratoriestudier undersøker bruk av venstre-sidig taVNS som en intervensjon.

Protocol

Denne eksperimentelle protokollen illustrerer en typisk taVNS oppsett for bruk i et laboratorium eller klinisk innstilling i som vi målrette stimulerende fremre veggen av auditiv kanalen (tragus) i en supine holdning med en 8mm diameter runde metall elektroden. Disse metodene kan bli etterlignet for alternativ aktiv behandling områder ved å endre elektrode posisjon til cymba concha. Alle metoder og prosedyrer har vært IRB godkjent av den menneskelige forskning Protection Program (HRPP) på City College New York.

1. materiale

  1. Kontroller alle materialer som kreves for å administrere taVNS tilberedes (Figur 3). TaVNS stimulator kan være enten en batteridrevet enhet som oppfyller lokale sikkerhetsforskrifter eller drevet fra en vanlig stikkontakt med innebygd sikkerhetsmekanismer som hindrer utilsiktet spenningsstøt. En konstant gjeldende (gjeldende kontrollert) stimulator med en maksimal effekt på 5 mA kreves.
  2. TaVNS, bruk stimulering elektroder laget av en runde ledende metall (tinn, Ag/AgCl, gull) kombinert med en ledende mediet som elektrolytt gel eller ledende lim (se tabell av materialer). Alternativt bruke ledende elektroder laget med fleksible ledende karbon elektroder og ledende geleen som kan eller ikke kan være limet. Plass aldri elektroder direkte på huden uten en ledende medium, da dette kan være unødvendig risiko til deltakeren og kan forårsake ubehag eller smerte.
  3. Bruk datamaskinen kjører skriptet programvare (se Tabell for materiale) som er programmert og brukes til å kontrollere stimulator og starte stimulering med bestemte parametere. Disse parametrene omfatter gjeldende intensitet (mA), pulsbredde (μs), frekvens (Hz), driftssyklus (på/av tid, s), varighet for økt (min).
  4. Bruk alkohol forberedelse pads (70% isopropyl alkohol) å forberede huden overflate monterer elektroder til øret. Dette fjerner surface oljer fra huden overflate og reduserer motstanden av huden, sikre stimulering leveres på trygg strømnivå.

2. øret målretting og huden forberedelse

  1. Bruk følgende generelle inklusjonskriterier for å gjennomføre taVNS i innstillingen forskning: alder 18-70, ingen ansiktsbehandling eller øret smerte, ingen siste øret traumer, ingen metalimplantater inkludert pacemaker, ikke gravid.
  2. I eksperimentene som involverer friske forsøkspersoner i et laboratorium, kan du bruke følgende utelukkelse kriterier: personlig eller familie historie beslag, humør eller kardiovaskulære lidelser, avhengighet av alkohol eller nyere bruk av illegale rusmidler, på noen farmakologiske agenter kjent for å øke anfall risiko.
  3. Sete deltakeren på en komfortabel seng eller stol i supine eller andre avslappet posisjon med Ben opphøyet og hode støttes.
  4. Inspisere venstre øret av deltakeren. Sikre ingen smykker er knyttet og alle make-up og lotion er fjernet. Bekrefte det er ingen hud-relaterte kontraindikasjoner på stedet av stimulering, inkludert sol brenne, kutt, lesjoner, åpne sår.
  5. Finne stimulering målet, landmarked av fremre veggen av ytre øregangen eksternt ved å finne tragus. Stimulering vil bli levert i delen av ørekanalen direkte bak tragus (Figur 4).
  6. Bruk en spritpute prep å forsiktig skrubbe målområdet, både internt og eksternt, for å redusere motstand huden og øke konduktans.

3. elektrode forberedelse og plassering

  1. Hvis bruker elektrodene, inspisere visuelt elektrodene ren, korrosjon gratis overflate er utsatt. Kontroller at elektrodene er desinfisert for å hindre spredning av bakterier mellom fag. Dette kan gjøres ved hjelp av alkohol eller sterilisering kluter for å skrubbe elektrodene. Hvis bruker disponibel elektroder, hopper du til trinn 3.2.
  2. Jevnt et tynt lag av ledende lim på overflaten av elektroden. Dette vil distribuere strøm til området stimulering. For et 8 mm diameter runde elektrode, en ert størrelse mengden lim er tilstrekkelig. Spre lim med en smal tre applikator for å danne et tynt lag < 1 mm lim på begge elektrodene.
  3. Koble elektrode kabler til stimulering enheten mens enheten er slått av og kontroller polariteten til elektrodene (rød/positivt elektrodeholderen: anoden, svart/negative elektrode: katode). Dette er en viktig detalj som målretting er polaritet bestemt-anoden (rød/positiv terminal) er elektroden plassert inne i ørekanalen og målretting fremre veggen av ytre øregangen. Katoden (svart/negative terminal) sitter på utsiden av øret knyttet til tragus. For humbug stimulering, er anoden plassert på den fremre siden av øret.
  4. Klipp våren elektroden på tragus med anoden gjør kontakten med fremre veggen av det ytre ørekanalen og katoden kontakter den fremre delen av tragus.
    Merk: Hvis Drive humbug stimulering, klipp elektroden på øreflipp (Aktiv kontroll). Alternativt kan humbug stimulering leveres ved stimulering klipp vedlegges aktive området og levere ingen elektrisk strøm (passiv kontroll).
  5. Som fag vil føle trykket av elektrodene festet til deres øre, sikre dette presset ikke er ubehagelig eller forstyrrende til regionale blodstrøm som demonstrert av blek hvit hud på klipp nettsted eller fysisk smerte følte subjektet. Etter dette punktet, Bestem perseptuell terskelen (PT) som vil bli beskrevet i neste trinn vises fremgangsmåter.

4. fastsettelse av perseptuell terskelen (PT)

Merk: Perseptuell terskelen er en kritisk verdi brukes til å bestemme kraften til taVNS stimulering. Denne verdien er definert som minimum av elektrisitet kreves oppfatter elektrisk stimulering på huden beskrevet som en pricking eller kriblende følelse.

  1. Bestemme PT med et enkelt step-up og step-down binære parametrisk søk. Først aktiverer stimulator og angir utdataene til 3 mA. Levere et 1 andre tog av taVNS stimulering ønsket pulsbredde (typisk 250-500 μs) og frekvens (25 Hz, kan variere avhengig av program).
  2. Spør emnet om de følte stimulering. Sensasjon rapporteres vanligvis som en "kile" eller "pricking" følelse.
    1. Hvis ja, skru ned stimulering intensitet med 50% og gjentar trinn 4.2. Hvis nei, øke stimulering intensitet med 50% og gjentar trinn 4.2.
  3. Gjenta prosessen beskrevet i trinn 4.2 til opptak minimum 4 "Ja" svar som de 4th Ja svar må komme etter et. Intensitet (i mA) PT vil verdien som emne sier deres fjerde Ja svar.
  4. Bruk eksempel PT terskelen funn er oppført i tabell 1 for å bistå i PT besluttsomhet.

5. levere stimulering

  1. Når emnet er komfortable stimulering elektroder med koblet ordentlig til ønsket mål og perseptuelle terskelen på ønsket puls bredden og frekvens, begynner stimulering.
  2. Bruk en datamaskin som kjører en puls generere GUI (f.eks stimDesigner, gratis programvare som følger med dette manuskriptet) koblet til en oppkjøpet dataenhet (DAQ) å kjøre stimulering systemet. Programvaren skal utgang TTL pulser som programmerbare innstillinger (figur 5). TTL-pulser sendes via en BNC-kabel til stimulator "utløser"-porten. Dette grensesnittet programvare/stimulator grensesnittet tillater modulering av frekvens, driftssyklus (på/av tid) og økt varighet (figur 6). GUI brukes er vedlagt som en gratis, åpen kildekode ressurs med dette manuskriptet.
    1. Sikre at stimulering leveres på super terskelen nivåer, for eksempel 200% av PT8,9. For eksempel hvis PT ble identifisert som 0,8 mA, stimulering vil bli levert på 1.6 mA.
    2. Kontroller at retningslinjene for plikt sykluser følges når du utfører lenge stimulering økter. Typisk plikt sykluser har 30-60 er "på" perioder og 60-120 s "av" punktum eller 20-50% plikt sykluser.
    3. Variere lengden av stimulering økten (total tid). Studier tyder på at 30-60 min stimulering sesjoner på en 25% driftssyklus er trygg og fri for akutt bivirkninger eller bivirkninger. Disse øktene kan gjentas med 12-24 h mellom økter trygt.
      Merk: taVNS sikkerhet er uklart for lengre perioder stimulering økter, større prosentandel plikt sykluser (> 40%), akselerert paradigmer, og høyere stimulering gjeldende doser.

6. etter taVNS

  1. Når stimulering er fullført, kan du registrere objektive data vedrørende stimulering ubehag og bivirkninger. TaVNS, som implanterbare VNS, har begrenset sikkerhet bekymringer8,28, overvåke og registrere sensasjon, ubehag og eventuelle uønskede hendelser på en rating fra 0-10-29.
  2. Fjerne stimulering elektroden fra øret og ren gjenværende ledende lim fra emnet øret bruker en prep spritpute.
  3. Bruk alkohol til å rengjøre og desinfisere stimulering elektroden umiddelbart etter fjerning fra emnet øret.
  4. Kontroller øret for rødhet eller irritasjon på webområdet stimulering og spille inn noen observasjoner.

Representative Results

Når det utføres korrekt preparering av huden, er perseptuell terskler omvendt korrelert med stimulering pulsbredde. Som pulsbredde reduserer perseptuell terskelen (figur 7). Første studier av denne gruppen å utforske effekten av pulsbredde på PT i friske individer (møte inkludering/ekskludering kriteriene ovenfor), fastslått at den kombinerte totalt (n = 15, 7 kvinnelige, mener alder 26,5 ± 4.99) PT på 100 μs = 3.92 ± 1.1 mA; 200 μs = 2.24 ± 0.74 mA; 500 μs = 1,24 ± 0.41 mA. Disse terskler foreslår at en konstant gjeldende stimulator med kapasitet for å levere opptil 5 mA gjeldende kreves for stimulering av 500 μs puls bredde parametere, og minst en 10mA stimulator kreves for lavere puls bredder (tabell 2). Finjustering av gjeldende er nødvendig med tillegger av 0.1 mA kreves for presis stimulering.

Levere stimulering på 200% er tålelig og relativt smertefri som demonstrert av smerte numerisk rating skalaer (NRS) skalerer9,30. NRS skalaen er et sensursystem for smerter fra 0-10 der enkeltpersoner rapportere smerte eller ubehag29. Både aktive og humbug stimulering rate tilsvarende lav smerte nivåer (NRS < 3 for alle stimulering puls bredder. Mer spesifikt, biologisk aktive puls bredden på 500 μs levert på 25 Hz er rapportert i gjennomsnitt å rangere som aktiv = 1,98 ± 0,83, humbug = 2.17 ± 1.27 (n = 25, 9 kvinnelige, mener alder 25,16 ± 4,16 år) (tabell 3). Detaljer kan finnes i gruppene tidligere arbeidet30smerte rangeringer for andre parametere er ikke mer smertefullt enn parameteren 25 Hz.

Sikkerhet og toleranse av 30 minutter til 1 time sesjoner på en 20-50% driftssyklus er vidt rapportert i litteraturen med noen studier levere flere økter i de samme dag spredning 12-15 h apart12,31. Ingen alvorlige uønskede hendelser er rapportert fra 60 fag deltar i flere serie eksperimenter med fag deltar fra 1 til 8 gjentatte besøk spredning minst 24 timer fra hverandre.

taVNS, når det gis som rapportert i dette manuskriptet har blitt vist å modulere det autonome nervesystemet, skape funksjonelle hjernen aktivitet målt ved fMRI fet, og testet for å behandle nevropsykiatriske lidelser og bistand i rehabilitering .

Figure 1
Figur 1 : Nervus vagus Efferent anslag og tverrsnitt. (A) Efferent anslag av nervus vagus målet alle store organer på kroppen med store effekter på kroppslige fungerer (B) tverrsnitt av nervus vagus, demonstrere innsiden anatomi av nerve som en rekke bunt av nerver alle inneholdt i en stor vei. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2 : taVNS øret mål. Målretting til ABVN kan oppnås ved å stimulere den fremre veggen av ytre ørekanalen, landmarked spesielt av tragus (A1) eller cymba conchae (A2). Humbug stimulering administreres til øreflipp (S). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3 : Nøkkel komponentene. Minste nødvendige komponenter for riktig administrasjon av taVNS er følgende (A) øret stimulering elektroder, (B) ledende geleen og alkohol prep pads, (C) datamaskinen kan sende og motta TTL pulser til en (D ) konstant gjeldende stimulator utløse stimulering. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4 : Eksempel Setup. Dette bildet viser en personlige mottar taVNS av det venstre øret når du er i posisjon til å gjennomgå en eksperimentell paradigme. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5 : Skjermbilde av GUI brukes til stimulering. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6 : Elektrisk stimulering bølgeform manipulasjoner. Direkte firkantbølge elektrisk strøm kan leveres i ulike parametere. Denne illustrasjonen viser nøkkelegenskaper for bølgeform som kan endres for å oppnå ønsket biologiske effekter. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 7
Figur 7 : Perseptuell terskelverdier øke pulsen bredder. Som pulsbredde reduserer perseptuell terskelen (PT). Mest friske individer har en PT innen 2 standardavvik (SD) av disse mener verdiene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Table 1
Tabell 1: eksempel på hvordan å bestemme perseptuell terskelen (PT). Denne tabellen viser et eksempel rekke Ja/nei svar brukes til å bestemme parametrisk PT.

Table 2
Tabell 2: stimulering dagens nivåer. Verdiene for stimulering gjeldende i mA (200% PT) for hver pulsbredde (n = 15).

Table 3
Tabell 3: PT, stimulering strøm og smerte verdier for foreslåtte stimulering. Verdiene for stimulering gjeldende i mA (200% PT) for hver pulsbredde (n = 25).

Supplemental File Figure
Ekstra filen: Freeware GUI brukes i denne protokollen. Klikk her for å laste ned denne filen.

Discussion

Som i alle romanen modaliteter er alle trinnene som beskrives avgjørende for sikker administrasjon av taVNS. Ultimate bekymring er temaet sikkerhet, som inkluderer ikke bare begrensende risikoen før taVNS via skikkelig screening, men også overvåking fag ved stimulering for ubehag, smerte eller uønskede hendelser. Her er det tre viktigste hensynet for administrasjon av taVNS. Screening for taVNS kontraindikasjoner - kontraindikasjoner er som følger: alle nåværende eller tidligere historie av kardiovaskulære lidelser, ansiktsbehandling eller øresmerter, siste øret traumer, metall implantater over nivået på halsen. For riktig emnet huden forberedelse, fjerne surface oljer, skitt, eller sminke fra overflaten av huden med alkohol hjelper med ledningsevne elektrodene, reduserer stimulering spenning må kjøre stimulator og til slutt resulterer i en mer utholdelig og sikker stimulering økten. Det oppfordres til å bruke en stimulator og elektroder møte lav produksjon Transkraniell elektrisk stimulering (LOTES) retningslinjer32. LOTES angir retningslinjer og industristandarder for elektro stimulators som er bygget for stimulering av hodet og nakke, og det er oppmuntret for grupper å lese dette dokumentet før du bygger sine egne systemer. Det anbefales å bruke enten en FDA klarert plug-in stimulator (se Tabell for materiale), eller en lav spenning (< 50 V), batteridrevet, konstant gjeldende stimulator med riktige sikkerhetstiltakene innebygd å unngå utilsiktet overlevering av gjeldende til området stimulering. Kontroller at elektrodene er produsert og montert for bestemte bruk i taVNS. Kontroller at gjeldende produksjon og tekniske retningslinjer er fulgt som referanse hvis lab-laget tilpassede systemer brukes.

Én hensynet til taVNS er å sikre at spenningen utdataene for konstant gjeldende stimulator kan overvinne motstanden av huden og levere strømmen som kreves for stimulering. Ohms lov (V = IR) viser forholdet mellom gjeldende (I) og motstand huden (R). Minst en 20 V tabletop stimulator anbefales å unngå et underpowered system. Varme generert fra hodebunnen eller miljøet kan svekkes ledende lim. Hvis dette skjer, anbefales det å stoppe stimulering og re prep huden og elektroder med ny ledende lim.

En begrensning av taVNS er store parameteren plass. Det er ukjent om noe som er mer viktig-pulsbredde eller frekvens. Det er en manglende data i siste taVNS-forsøk som svar på slike spørsmål. De ulike atferd effektene er avledet fra en rekke puls bredder, frekvenser og stimulering strøm13,33,34,35,36,37, 38,39.

På dette tidspunktet er det foreslått at de 500 µs puls bredde for å være den mest biologisk aktive9. Forhold til frekvens, det har blitt demonstrert at 25 Hz er en effektiv frekvens, selv om gjeldende etterforskning optimal som høyere frekvenser (> 25 Hz), bilaterale stimulering (venstre og høyre ører) og investigational burst paradigmer er blir utført. Studier utforske ulike parametere i stimulering, alternativ stimulering områder og plikt syklus optimalisering for å fremme og forbedre metoden taVNS.

taVNS er et lovende ikke-invasiv alternativ til konvensjonelle VNS. taVNS gir en rimelig (<$ 5000 i demonstrert eksperimentelle oppsett, koste sterkt avhengig av typen stimulator brukes) og enkel metode som kan brukes til å oversette positive funn i dyremodeller Utforsker bruken av VNS på en rekke lidelser, noninvasively modulerer det autonome nervesystemet, og potensielt miniatyrisert og optimalisert for hjem neuromodulation for behandling av nevropsykiatriske og andre lidelser.

Den fremtidige potensielle og mulige anvendelser av taVNS er store. taVNS kan tjene som en lovende supplement eller frittstående behandling for nevropsykiatriske lidelser som depresjon og epilepsi, taVNS-sammenkoblet rehabilitering trening for å gjenopprette eller akselerere læring av en atferd40, redusere inflammatorisk respons 41 , 42, og kan brukes til å forbedre ytelsen og autonome funksjon8,10.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Forskningen i denne publikasjonen ble støttet av finansiering fra den nasjonale institutter for helse National Center av Neuromodulation for rehabilitering, NIH/NICHD Grant antallet P2CHD086844 som ble tildelt til Medical University of South Carolina. Innholdet ansvar forfattere og representerer ikke nødvendigvis den offisielle synet av NIH eller NICHD.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
70% Isopropyl Alcohol Wipes Any N/A Any alcohol preparation pads used for skin in appropriate.
Constant Current Stimulator (Triggerable) Soterix Medical N/A Stimulator manufactured for custom use by Soterix Medical
Disposable Conductive Electrodes Custom Built N/A Stimulation electrodes are custom built at the City College Neural Engineering Lab (Badran/Bikson)
Matlab Software w/ Stimulation GUI MathWorks N/A MATLAB used for programing pulse pattern
Ten20 Conductive Paste Weaver and Company N/A Conductive paste used for administration of stimulation

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Berthoud, H. R., Neuhuber, W. L. Functional and chemical anatomy of the afferent vagal system. Autonomic Neuroscience. 85 (1-3), 1-17 (2000).
  2. George, M. S., et al. Vagus nerve stimulation: a new form of therapeutic Brain Stimulation. CNS Spectrums. 5 (11), 43-52 (2000).
  3. Nemeroff, C. B., et al. VNS therapy in treatment-resistant depression: clinical evidence and putative neurobiological mechanisms. Neuropsychopharmacology. 31 (7), 1345-1355 (2006).
  4. Ventureyra, E. C. Transcutaneous vagus nerve stimulation for partial onset seizure therapy. Child's Nervous System. 16 (2), 101-102 (2000).
  5. Peuker, E. T., Filler, T. J. The nerve supply of the human auricle. Clinical Anatomy. 15 (1), 35-37 (2002).
  6. Kreuzer, P. M., et al. Transcutaneous vagus nerve stimulation: retrospective assessment of cardiac safety in a pilot study. Frontiers in Psychiatry. 3, 70 (2012).
  7. Kreuzer, P. M., et al. Feasibility, safety and efficacy of transcutaneous vagus nerve stimulation in chronic tinnitus: an open pilot study. Brain Stimulation. 7 (5), 740-747 (2014).
  8. Badran, B. W., et al. Short trains of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) have parameter-specific effects on heart rate. Brain Stimulation. 11 (4), 699-708 (2018).
  9. Badran, B. W., et al. Neurophysiologic effects of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) via electrical stimulation of the tragus: A concurrent taVNS/fMRI study and review. Brain Stimulation. 11 (3), 492-500 (2018).
  10. Clancy, J. A., et al. Non-invasive vagus nerve stimulation in healthy humans reduces sympathetic nerve activity. Brain Stimulation. 7 (6), 871-877 (2014).
  11. Usichenko, T., Hacker, H., Lotze, M. Transcutaneous auricular vagal nerve stimulation (taVNS) might be a mechanism behind the analgesic effects of auricular acupuncture. Brain Stimulation. 10 (6), 1042-1044 (2017).
  12. Rong, P., et al. Effect of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation on major depressive disorder: A nonrandomized controlled pilot study. Journal of Affective Disorders. 195, 172-179 (2016).
  13. Bauer, S., et al. Transcutaneous vagus nerve stimulation (tVNS) for treatment of drug-resistant epilepsy: a randomized, double-blind clinical trial (cMPsE02). Brain Stimulation. 9 (3), 356-363 (2016).
  14. Jacobs, H. I., Riphagen, J. M., Razat, C. M., Wiese, S., Sack, A. T. Transcutaneous vagus nerve stimulation boosts associative memory in older individuals. Neurobiology of Aging. 36 (5), 1860-1867 (2015).
  15. Jongkees, B. J., Immink, M. A., Finisguerra, A., Colzato, L. S. Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation (tVNS) Enhances Response Selection During Sequential Action. Frontiers in Psychology. 9, 1159 (2018).
  16. Sellaro, R., de Gelder, B., Finisguerra, A., Colzato, L. S. Transcutaneous vagus nerve stimulation (tVNS) enhances recognition of emotions in faces but not bodies. Cortex. 99, 213-223 (2018).
  17. Jin, Y., Kong, J. Transcutaneous vagus nerve stimulation: a promising method for treatment of autism spectrum disorders. Frontiers in Neuroscience. 10, (2016).
  18. Colzato, L. S., Ritter, S. M., Steenbergen, L. Transcutaneous vagus nerve stimulation (tVNS) enhances divergent thinking. Neuropsychologia. 111, 72-76 (2018).
  19. George, M. S., et al. Vagus nerve stimulation for the treatment of depression and other neuropsychiatric disorders. Expert Review of Neurotherapeutics. 7 (1), 63-74 (2007).
  20. Kong, J., Fang, J., Park, J., Li, S., Rong, P. Treating Depression with Transcutaneous Auricular Vagus Nerve Stimulation: State of the Art and Future Perspectives. Frontiers in Psychiatry. 9, 20 (2018).
  21. Dawson, J., et al. Safety, feasibility, and efficacy of vagus nerve stimulation paired with upper-limb rehabilitation after ischemic stroke. Stroke. 47 (1), 143-150 (2016).
  22. Liu, H., et al. Vagus nerve stimulation inhibits heroin-seeking behavior induced by heroin priming or heroin-associated cues in rats. Neuroscience Letters. 494 (1), 70-74 (2011).
  23. Zhang, Y., et al. Chronic Vagus Nerve Stimulation Improves Autonomic Control and Attenuates Systemic Inflammation and Heart Failure Progression in a Canine High-Rate Pacing ModelCLINICAL PERSPECTIVE. Circulation: Heart Failure. 2 (6), 692-699 (2009).
  24. De Ridder, D., Kilgard, M., Engineer, N., Vanneste, S. Placebo-controlled vagus nerve stimulation paired with tones in a patient with refractory tinnitus: a case report. Otology & Neurotology. 36 (4), 575-580 (2015).
  25. Shim, H. J., et al. Feasibility and safety of transcutaneous vagus nerve stimulation paired with notched music therapy for the treatment of chronic tinnitus. Journal of Audiology & Otology. 19 (3), 159-167 (2015).
  26. Chesterton, L. S., Foster, N. E., Wright, C. C., Baxter, G. D., Barlas, P. Effects of TENS frequency, intensity and stimulation site parameter manipulation on pressure pain thresholds in healthy human subjects. Pain. 106 (1-2), 73-80 (2003).
  27. Badran, B. W., et al. Tragus or cymba conchae? Investigating the anatomical foundation of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS). Brain Stimulation. 11 (4), 947-948 (2018).
  28. Ramsay, R. E., et al. Vagus nerve stimulation for treatment of partial seizures: 2. Safety, side effects, and tolerability. First International Vagus Nerve Stimulation Study Group. Epilepsia. 35 (3), 627-636 (1994).
  29. Farrar, J. T., Young, J. P., LaMoreaux, L., Werth, J. L., Poole, R. M. Clinical importance of changes in chronic pain intensity measured on an 11-point numerical pain rating scale. Pain. 94 (2), 149-158 (2001).
  30. Badran, B. W., et al. Short trains of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) have parameter-specific effects on heart rate. Brain Stimulation. , (2018).
  31. Bauer, S., et al. Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation (tVNS) for Treatment of Drug-Resistant Epilepsy: A Randomized, Double-Blind Clinical Trial (cMPsE02). Brain Stimulation. 9 (3), 356-363 (2016).
  32. Bikson, M., et al. Limited output transcranial electrical stimulation (LOTES-2017): Engineering principles, regulatory statutes, and industry standards for wellness, over-the-counter, or prescription devices with low risk. Brain Stimulation. 11 (1), 134-157 (2018).
  33. Kraus, T., et al. BOLD fMRI deactivation of limbic and temporal brain structures and mood enhancing effect by transcutaneous vagus nerve stimulation. Journal of Neural Transmission. 114 (11), 1485-1493 (2007).
  34. Kraus, T., et al. CNS BOLD fMRI effects of sham-controlled transcutaneous electrical nerve stimulation in the left outer auditory canal-a pilot study. Brain Stimulation. 6 (5), 798-804 (2013).
  35. Fallgatter, A., et al. Far field potentials from the brain stem after transcutaneous vagus nerve stimulation. Journal of Neural Transmission. 110 (12), 1437-1443 (2003).
  36. Fallgatter, A. J., Ehlis, A. -C., Ringel, T. M., Herrmann, M. J. Age effect on far field potentials from the brain stem after transcutaneous vagus nerve stimulation. International Journal of Psychophysiology. 56 (1), 37-43 (2005).
  37. Polak, T., et al. Far field potentials from brain stem after transcutaneous vagus nerve stimulation: optimization of stimulation and recording parameters. Journal of Neural Transmission. 116 (10), 1237-1242 (2009).
  38. Greif, R., et al. Transcutaneous electrical stimulation of an auricular acupuncture point decreases anesthetic requirement. The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 96 (2), 306-312 (2002).
  39. Wang, S. -M., Peloquin, C., Kain, Z. N. The use of auricular acupuncture to reduce preoperative anxiety. Anesthesia & Analgesia. 93 (5), 1178-1180 (2001).
  40. Badran, B. W., et al. Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) for improving oromotor function in newborns. Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. , (2018).
  41. Borovikova, L. V., et al. Vagus nerve stimulation attenuates the systemic inflammatory response to endotoxin. Nature. 405 (6785), 458-462 (2000).
  42. Ulloa, L. The vagus nerve and the nicotinic anti-inflammatory pathway. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (8), 673-684 (2005).

Tags

Nevrovitenskap problemet 143 taVNS tVNS VNS transkutan Auricular nervus vagus stimulering nervus vagus stimulering øre stimulering
Laboratoriet administrasjon av transkutan Auricular nervus vagus stimulering (taVNS): teknikk, målretting og hensyn
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Badran, B. W., Yu, A. B., Adair, D., … More

Badran, B. W., Yu, A. B., Adair, D., Mappin, G., DeVries, W. H., Jenkins, D. D., George, M. S., Bikson, M. Laboratory Administration of Transcutaneous Auricular Vagus Nerve Stimulation (taVNS): Technique, Targeting, and Considerations. J. Vis. Exp. (143), e58984, doi:10.3791/58984 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter