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 Administration af transkutan Auricular Vagus Nerve Stimulation (taVNS): teknik, målretning og overvejelser

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 metodologisk beskrivelse af teknik, potentielle mål og korrekt administration af transkutan auricular vagus nervestimulation (taVNS) på det menneskelige øre er beskrevet.

Abstract

Non-invasiv vagus nervestimulation (VNS) kan administreres via en roman, nye neuromodulatory teknik kendt som transkutan auricular vagus nervestimulation (taVNS). I modsætning til cervically implanteret VNS er taVNS en billig og ikke-kirurgisk metode til at modulere vagus system. taVNS er tiltalende, da det giver mulighed for hurtig oversættelse af VNS grundforskning og fungerer som en sikker, billig, og bærbare neurostimulation system for den fremtidige behandling af centrale og perifere sygdom. Baggrund og begrundelse for taVNS er beskrevet, samt elektriske og parametrisk overvejelser, ordentlig øre målretning og fastgørelse af stimulation elektroder, individuel dosering via bestemmelse af perception tærskel (PT) og sikker administration af taVNS.

Introduction

Kranienerver X, bedre kendt som den vagus nerven, er en stor nerve-tarmkanalen, der stammer i hjernestammen af centralnervesystemet og rejser i hele periferien, målretning hver store orgel i thorax og abdomen (figur 1)1. Vagus nervestimulation (VNS) indebærer kirurgisk implantation af bipolar elektroder omkring den venstre cervikale gren af vagus nerve. Elektriske impulser er leveret til den vagus nerven via en implanteret pulsgenerator (IPG) kirurgisk implanteret i brystet2. Selvom VNS i øjeblikket FDA-godkendt til epilepsi, ildfaste depression og kronisk fedme, er det en kostbar procedure kræver et hospital besøg og kirurgi. Langsigtede sikkerhed VNS er veletableret, og størstedelen af sikkerhed overvejelser henvisning nuværende intensitet relaterede bivirkninger (hæs stemme, hals smerter) uden alvorlige stimulation-relaterede bivirkninger i de sidste 25 år af sin kliniske brug3 .

For nylig opstået en noninvasiv form af VNS kendt som transkutan auricular vagus nervestimulation (taVNS)4. taVNS leverer elektrisk stimulation til den auricular gren af vagus nerve (ABVN), et lettilgængeligt mål, der innerverer den menneskelige øre5. I det sidste årti, flere grupper har vist, sikkerheden og tolerabiliteten af denne metode6,7,8, herunder centrale og perifere nervesystem virkninger9,10, og adfærdsmæssige effekter7,11,12,13 i neuropsykiatriske populationer. taVNS er også ved at blive undersøgt hos personer som en lovende forstærker kognitive14,15 og socialt velfungerende16,17,18. Da taVNS er ved at blive etableret, giver det mulighed for forskere og klinikere til hurtigt oversætte den lovende VNS forskning, der er blevet beskrevet i forskellige lidelser lige fra neurologiske og psykiske traumer19, 20 , 21, afhængighed22, betændelse23og tinnitus24,25.

TaVNS er i princippet metodisk svarende til konventionelt administreret transkutan elektrisk nervestimulation (TENS) anvendes til behandling af smerter i bevægeapparatet sygdomme26. Forskellen er, at taVNS er leveret til særlige anatomiske øre mål, der menes at være innerveres af ABVN5. Området stadig bestemme optimal stimulation mål27, selv om de to mest almindelige placeringer er den forreste væg af den ydre øregang (tragus) og cymba conchae. Fingeret stimulation kan foretages ved at stimulere øreflip af øret, et område menes at have minimal ABVN innervation (figur 2). Alternativt, sham kan leveres via en passiv kontrol metode, hvor elektroder fastgjort til aktive steder, men ingen stimulation er leveret. Stimulation parametre kan variere mellem grupper, men ifølge litteraturen, stimulation er leveret i en pulsatile mode (pulse bredde: 250-500 μs, frekvens: 10 – 25 Hz) og leveres på en individualiseret konstant nuværende (< 5 mA). Stimulation nuværende varierer afhængigt af individuelle og eksperimentel protokol, med mange grupper at udforske forskellige intensiteter som en funktion af en individuel perceptuelle tærskel (PT). PT er defineret som det minimum af nuværende fremkalde en opfattede sensation på destinationsstedet og er normalt bestemmes via parametrisk estimering af tilpassede sekventielle testning (PEST) software beskrevet i denne betænkning.

taVNS er en sikker teknik, der kan administreres i laboratorium eller kliniske omgivelser. Bivirkninger af taVNS er minimal, med hudirritation eller rødme er den mest almindelige bivirkning. De fleste taVNS undersøgelser udforske stimulation af det venstre øre, da det menes at være sikrere, selv om data i et stort studie (Jonass et al. 2018) afslører at højresidig stimulation har ingen stigning i risikoen for utilsigtede hændelser. På grund af væld af litteratur i ensidige venstre side stimulation, vil vi illustrere de typiske taVNS set-up for laboratorieundersøgelser undersøger brugen af venstre-sidet taVNS som en intervention.

Protocol

Denne forsøgsplan illustrerer en typisk taVNS set-up til brug i et laboratorium eller klinisk indstilling i som vi målrette stimulere den forreste væg af øregangen (tragus) i en liggende stilling med en diameter på 8mm runde metal elektrode. Disse metoder kan efterlignes for alternative aktiv behandling websteder ved blot at ændre elektrode holdning til cymba concha. Alle metoder og procedurer har været IRB godkendt af den menneskelige forskning beskyttelse Program (Samoa) på City College New York.

1. materialer

  1. Sikre, at alle materialer, der kræves for at administrere taVNS tilberedes (figur 3). TaVNS stimulator kan være enten en batteri drevet enhed, der opfylder lokale sikkerhedsregler eller drevet fra en konventionelle stikkontakt med indbygget sikkerhedsmekanismer, der forhindrer utilsigtede elektriske strømstød. En konstant nuværende (nuværende kontrolleret) stimulator med en maksimal effekt på 5 mA er påkrævet.
  2. For taVNS, brug stimulation elektroder af en runde ledende metal (tin, Ag/AgCl, guld) kombineret med en ledende medium som elektrolyt gel eller ledende pasta (se tabel over materialer). Alternativt kan du bruge ledende elektroder lavet med fleksible ledende Kulelektroder og ledende gel, som måske eller måske ikke være klæbende. Anbring aldrig elektroder direkte på huden uden en ledende medium, som dette kan medføre unødig risiko at deltageren og kan forårsage ubehag eller smerter.
  3. Brug computeren kører scriptet software (Se Tabel af materialer) er der programmeret og bruges til at styre stimulatoren og indlede stimulation med specifikke parametre. Disse parametre omfatter aktuelle intensitet (mA), pulse bredde (μs), frekvens (Hz), normeret maksimalydelse (On/Off tid, s), session varighed (min.).
  4. Bruge alkohol forberedelse pads (70% isopropylalkohol) til at forberede hudens overflade før du sætter elektroder til øret. Dette fjerner overflade olier fra hudoverfladen og reducerer modstanden i huden, at sikre stimulation er leveret på sikker effektniveauer.

2. øre målretning og huden forberedelse

  1. Brug de følgende generelle inklusionskriterierne for udførelse af taVNS i indstillingen forskning: alder 18-70, ingen ansigtsbehandling eller øre smerter, ingen seneste øre traumer, ingen metal implantater herunder pacemakere, ikke gravid.
  2. Forsøg med raske deltagere i et laboratorium indstilling, brug de følgende udelukkelseskriterier: personlige eller familiemæssige historien om beslaglæggelse, humør eller hjerte-kar-lidelser, afhængighed af alkohol eller seneste brug af ulovlig narkotika, på nogen farmakologiske agenter kendt for at øge risiko for beslaglæggelse.
  3. Sæde deltager på en komfortabel seng eller stol i en liggende eller andre afslappet holdning med ben forhøjet og hoved understøttes.
  4. Inspicere det venstre øre af deltageren. Sikre ingen smykker er fastgjort og alle make-up og lotion er fjernet. Bekræfte, er der ingen hud-relaterede kontraindikationer på webstedet af stimulation, herunder solskoldning, nedskæringer, læsioner, åbne sår.
  5. Find målet for stimulation, landmærke af den forreste væg af den ydre øregangen eksternt ved at finde tragus. Stimulering vil blive leveret til del af øregangen direkte bag tragus (figur 4).
  6. Bruge en prep alkoholserviet til forsigtigt krat målwebstedet, både internt og eksternt, for at reducere hud modstand og øge ledningsevne.

3. elektrode forberedelse og placering

  1. Hvis du bruger ikke-disponible elektroder, inspicere visuelt elektroderne for at sikre ren, korrosion-fri overflade er udsat. Sikre, at elektroderne er desinficeres for at undgå spredning af bakterier mellem fag. Dette kan gøres ved hjælp af alkohol eller sterilisation klude til at skrubbe elektroderne. Hvis du bruger engangs elektroder, springe til trin 3.2.
  2. Spred et tyndt lag af ledende pasta til overfladen af elektroden jævnt. Dette vil distribuere el til webstedet stimulation. For en 8 mm runde diameter elektrode, en ært mængden af pasta er tilstrækkelig. Sprede pasta ved hjælp af en smal træ applikator til at danne et tyndt lag < 1 mm pasta på begge elektroder.
  3. Tilslut elektrode kabler til stimulation enhed, mens enheden er slukket og kontrollere polariteten af elektroderne (røde/positive elektrode: anode, sort/negative elektrode: katode). Dette er en vigtig detalje som målretning er polaritet specifikke — anoden (røde/positive terminal) er elektrode placeret inde i øregangen og rettet mod den forreste væg af den ydre øregang. Katode (sorte/negativ terminal) sidder på ydersiden af øret er knyttet til tragus. For sham stimulation, er anoden placeret på den forreste side af øret.
  4. Klip foråret elektrode på tragus med anode gør kontakt med den forreste væg af den ydre øregang og katoden at kontakte den forreste del af tragus.
    Bemærk: Hvis udførelse sham stimulation, klip elektrode på øreflip (aktiv kontrol). Alternativt, sham stimulation kan leveres ved vedhæftning stimulation clips til aktive site og levere ingen elektrisk strøm (passive kontrol).
  5. Som emner vil føle sig presset af elektroderne klippet til deres øre, sikre dette pres ikke er ubehageligt eller forstyrrende for regionale blodgennemstrømning, som det fremgår af blege hvide hud på klip websted eller fysisk smerte sanses af emnet. Efter dette tidspunkt, bestemme perceptuelle tærskel (PT) som vil blive beskrevet i de næste skridt.

4. bestemmelse af perceptuelle tærskel (PT)

Bemærk: Perceptuelle tærskel er en kritisk værdi bruges til at bestemme styrken af taVNS stimulation. Denne værdi er defineret som den mindste mængde af elektricitet nødvendige til at opfatte elektrisk stimulation på huden beskrives som en prikkende eller prikkende fornemmelse.

  1. Bestemme PT ved hjælp af en simpel step-up og step-down binære parametrisk søgning. Først tænde stimulatoren og indstille output til 3 mA. Levere et 1 anden tog af taVNS stimulation på ønskede pulse bredde (typisk 250-500 μs) og frekvens (25 Hz, kan variere baseret på ansøgningen).
  2. Spørg emne om de følte stimulering. Sensation er generelt rapporteret som en "kildre" eller "prikkende" fornemmelse.
    1. Hvis ja, slå ned stimulation intensitet ved 50% og Gentag trin 4.2. Hvis nej, øge stimulation intensitet med 50% og Gentag trin 4.2.
  3. Gentag processen beskrevet i trin 4.2 indtil optager et minimum af 4 "Ja" svar, hvor de 4th ja reaktion skal komme efter et nej. Intensitet (i mA) af PT vil værdien på som emnet siger deres fjerde ja svar på.
  4. Brug eksempel PT tærskel konstatering er angivet i tabel 1 til at bistå med PT bestemmelse.

5. levere Stimulation

  1. Når emnet er komfortable stimulation elektroder med knyttet korrekt til det ønskede mål, og perceptuelle tærsklen fastsættes på den ønskede pulse bredde og frekvens, indlede stimulation.
  2. Brug en computer, der kører en puls generere GUI (f.eks. stimDesigner, freeware inkluderet med dette manuskript) forbundet med en data erhvervelse enhed (DAQ) til at køre stimulation system. Softwaren skal output TTL bælgfrugter som programmerbar indstillinger (figur 5). TTL impulser sendes via et BNC-kablet til stimulator "triggeren" port. Denne grænseflade software/stimulator grænseflade tillader graduering af frekvens, normeret maksimalydelse (tænd/sluk-tid), og session varighed (figur 6). GUI bruges er vedhæftet som en gratis, open source ressource med dette håndskrift.
    1. Sikre at stimulering er leveret på Super-tærskel niveauer: 200% af PT8,9. For eksempel, hvis PT var fast besluttet på at være 0,8 mA, stimulation vil blive leveret på 1,6 mA.
    2. Sikre, at retningslinjerne for duty cycles følges ved udførelse længe stimulation sessioner. Typiske duty cycles har 30 – 60 s "på" perioder og 60 – 120 s "off" perioder, eller 20 – 50% duty cycles.
    3. Variere længden af stimulation session (samlede tid). Undersøgelser tyder på, at 30-60 min. stimulation sessioner på en 25% intermittens er sikker og fri for eventuelle akutte bivirkninger eller uønskede hændelser. Disse møder kan sikkert gentages med 12-24 h mellem sessioner.
      Bemærk: taVNS sikkerhed er uklart i længere perioder af stimulation sessioner, større procentdel duty cycles (> 40%), accelereret paradigmer, og højere stimulation nuværende doser.

6. efter taVNS

  1. Når stimulation er afsluttet, optage objektive data vedrørende stimulation ubehag og bivirkninger. Selv om taVNS, som implantabel VNS, har begrænset sikkerhed bekymringer8,28, overvåge og registrere sensation, ubehag, og alle utilsigtede hændelser på en vurdering fra 0-1029.
  2. Fjerne stimulation elektrode fra øre og ren resterende ledende pasta fra fagets øre ved hjælp af en prep alkoholserviet.
  3. Bruge alkohol til at rense og desinficere stimulation elektrode umiddelbart efter fjernelse fra fagets øre.
  4. Inspicere øre for rødme eller irritation på webstedet stimulation og registrere eventuelle bemærkninger.

Representative Results

Når korrekt huden forberedelse er udført, er perceptuelle tærskler omvendt korreleret med stimulation pulse bredde. Pulse bredde stiger, falder den perceptuelle tærskel (figur 7). Indledende undersøgelser af denne gruppe at undersøge effekten af pulse bredde på PT hos raske personer (møde inklusion/eksklusion kriterierne ovenfor), fastslået, at den kombinerede samlede (n = 15, 7 kvindelige, betyder 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 tærskler tyder på, at en konstant nuværende stimulator med kapacitet på levering op til 5 mA strøm er nødvendig for stimulering af 500 μs puls bredde parametre, og der kræves et minimum af en 10mA stimulator for lavere puls bredder (tabel 2). Finjustering af nuværende er påkrævet, med intervaller på 0,1 mA er nødvendige for præcise stimulation.

Levere stimulation på 200% PT er tålelige og relativt smertefri som det fremgår af smerte numeriske rating scales (NRS) skalerer9,30. NRS skala er et ratingsystem for smerter fra 0-10, hvor enkeltpersoner rapport smerte eller ubehag29. Både aktive og Sham stimulation Vurder ligeledes lave smerte niveauer (NRS < 3 for alle stimulation puls bredder. Mere specifikt, biologisk aktive pulse bredde 500 μs leveret på 25 Hz er rapporteret i gennemsnit at sats som aktive = 1,98 ± 0,83, Sham = 2.17 ± 1,27 (n = 25, 9 kvindelige, betyder alder 25.16 ± 4.16 år) (tabel 3). Smerter ratings for andre parametre er ikke mere smertefuldt end parameteren 25 Hz og detaljer kan findes i gruppernes forudgående arbejde30.

Sikkerheden og tolerabiliteten af 30 min. til 1 time sessioner på en 20-50% duty cycle har været meget omtalt i litteraturen med nogle undersøgelser levere flere sessioner i samme dag opslag 12 – 15 h apart12,31. Ingen alvorlige bivirkninger er blevet rapporteret fra 60 forsøgspersoner deltager i flere serier af eksperimenter med fag deltager fra 1 til 8 gentagne besøg spredning mindst 24 timer fra hinanden.

taVNS, når det gives som rapporteret i dette manuskript har været demonstreret at modulere det autonome nervesystem, fremkalde funktionel hjerne aktivitet ændringer som målt ved fMRI fed, og afprøvet for at behandle neuropsykiatriske lidelser og støtte i rehabilitering .

Figure 1
Figur 1 : Vagus Nerve efferente fremskrivninger og tværsnit. (A) efferente fremskrivninger af vagus nerve målet hver store orgel på kroppen med bred effekter på kropslig funktion (B) tværsnit af vagus nerve, demonstrerer indersiden anatomi af nerve som en serie af bundter af nerver alle indeholdt inden for en større vej. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : taVNS øre mål. Målretning af ABVN kan opnås ved at stimulere den forreste væg af den ydre øregangen, landmærke navnlig ved tragus (A1), eller cymba conchae (A2). Fingeret stimulation administreres til øreflip (S). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : Nøglen komponenter. Den krævede komponenter for korrekt administration af taVNS er følgende (A) øre stimulation elektroder, (B) ledende gel og alkohol prep puder, (C) computer i stand til at sende og modtage TTL impulser til en (D ) konstant nuværende stimulator til at udløse stimulation. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : Eksempel Setup. Dette foto viser en enkelte modtagende taVNS i det venstre øre i stand til at gennemgå en eksperimentel paradigme. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5 : Screenshot af GUI anvendes til stimulation. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6 : Elektrisk Stimulation bølgeform manipulationer. Direkte firkantbølge elektrisk strøm kan leveres på forskellige parametre. Denne figur viser nøglen egenskaber af bølgeform, der kan ændres for at opnå ønskede biologiske virkninger. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7 : Perceptuelle tærskelværdier på stigende puls bredderne. Pulse bredde stiger, falder perceptuelle tærskel (PT). Mest sunde individer vil have en PT i 2 standardafvigelser (SD) af disse middelværdier. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Table 1
Tabel 1: eksempel på, hvordan at bestemme perceptuelle tærskel (PT). Denne tabel viser et eksempel sekvens af Yes/No responses anvendes til parametrisk bestemme PT.

Table 2
Tabel 2: Stimulation nuværende niveauer. Værdier af stimulation nuværende i mA (200% PT) for hver pulse bredde (n = 15).

Table 3
Tabel 3: PT, Stimulation nuværende og smerte værdier for parametre, foreslåede Stimulation. Værdier af stimulation nuværende i mA (200% PT) for hver pulse bredde (n = 25).

Supplemental File Figure
Supplerende fil: Freeware GUI bruges i denne protokol. Venligst klik her for at downloade denne fil.

Discussion

Som i alle nye modaliteter er alle de beskrevne trin kritisk i den sikker administration af taVNS. Ultimative bekymring er om sikkerhed, der omfatter ikke blot formildende risici før taVNS via korrekt screening, men også overvågning emner under stimulation for ubehag, smerter eller utilsigtede hændelser. Her er de tre vigtigste overvejelse for forvaltning af taVNS. Screening for taVNS kontraindikationer - kontraindikationer er som følger: enhver nuværende eller tidligere historie af hjerte-kar-lidelser, ansigtet eller øre smerte, de seneste øre traumer, metal implantater over niveauet af halsen. For korrekt emne huden forberedelse, at fjerne enhver overflade olier, snavs eller makeup fra overfladen af huden med alkohol hjælper med ledningsevne af elektroderne, reducerer stimulation spænding skal drive stimulatoren og i sidste ende resulterer i en mere tålelige og sikker stimulation session. Det anbefales at bruge en stimulator og elektroder møde lavt Output transkranial elektrisk Stimulation (HENRIETTES) retningslinjer32. HENRIETTES sæt retningslinjer og industriens standarder for elektriske Stimulatorer, der er bygget til stimulation af hovedet og halsen og det opfordres til grupper til at læse dette dokument før opbygge deres egne systemer. Det anbefales at bruge enten en godkendt af FDA plug-in stimulator (Se Tabel af materialer), eller en lav spænding (< 50 V), batteridrevne, konstant nuværende stimulator med passende sikkerhedsforanstaltninger indbygget at undgå utilsigtet overlevering af nuværende til webstedet stimulation. Sikre, at elektroderne er fremstillet og samlet til specifik anvendelse i taVNS. Sikre, at den nuværende produktion og tekniske retningslinjer følges som reference, hvis lab-made tilpassede systemer anvendes.

Et vederlag for taVNS er at sikre, at den konstante nuværende stimulator spænding output kan overvinde modstanden i huden og levere den aktuelle nødvendige for stimulation. Ohms lov (V = IR) viser forholdet mellem nuværende (jeg) og huden modstand (R). Et minimum af en 20 V bordplade stimulator anbefales at undgå en underdimensioneret system. Varme, der genereres fra hovedbunden eller miljøet kan forringe den ledende pasta. Hvis dette sker, det anbefales at stoppe stimulation og re prep hud og elektroder med nye ledende pasta.

En begrænsning af taVNS er den store parameter plads. Det er uvist, hvilket er mere vigtigt-pulse bredde eller frekvens. Der er en manglende data i de seneste taVNS forsøg, at besvarer sådanne spørgsmål. De forskellige adfærdsmæssige virkninger er afledt fra en bred vifte af puls bredder, frekvenser og stimulation strømninger13,33,34,35,36,37, 38,39.

På dette tidspunkt, er det foreslået, at de 500 µs puls bredde for at være de mest biologisk aktive9. Med hensyn til hyppighed, det er blevet påvist at 25 Hz er en effektiv frekvens, selv om aktuelle undersøgelser af optimal såsom højere frekvenser (> 25 Hz), bilaterale stimulation (venstre og højre ører) og investigational burst paradigmer er gennemføres. Undersøgelser at udforske forskellige parametre af stimulation, alternative stimulation websteder og duty cycle optimering er nødvendige for at fremme og forfine taVNS metoden.

taVNS er en lovende non-invasiv alternativ til konventionelle VNS. taVNS giver en billig (<$ 5.000 i opsætningen demonstreret eksperimentelle koste stærkt afhængig af typen af stimulator anvendt) og ligetil metode, der kan bruges til at omsætte positive resultater i dyremodeller at udforske brugen af VNS på en række lidelser, noninvasively modulere det autonome nervesystem, og potentielt miniaturized og optimeret til at-home Neuromodulationsbehandling til behandling af neuropsykiatriske og andre lidelser.

De fremtidige potentielle og mulige anvendelser af taVNS er enorme. taVNS kan tjene som en lovende supplement eller standalone behandling af neuropsykiatriske lidelser som depression og epilepsi, taVNS-parret rehabilitering træning for at gendanne eller fremskynde læring af en opførsel40, mindske inflammatoriske respons 41 , 42, og kan potentielt bruges til at forbedre ydeevne og autonom funktion8,10.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Forskning rapporteret i denne publikation blev støttet af midler fra de nationale institutter for sundhed nationale Center af Neuromodulationsbehandling for rehabilitering, NIH/NICHD tilskud antal P2CHD086844, som blev tildelt til medicinsk University of South Carolina. Indholdet er udelukkende ansvarlig for forfattere og repræsenterer ikke nødvendigvis de officielle synspunkter af 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

Neurovidenskab spørgsmålet 143 taVNS tVNS VNS transkutan Auricular Vagus nervestimulation vagus nervestimulation øre stimulation
Laboratoriet Administration af transkutan Auricular Vagus Nerve Stimulation (taVNS): teknik, målretning og overvejelser
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