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 av transkutan Auricular Vagus nervstimulering (taVNS): teknik, inriktning och överväganden

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 Metodbeskrivning av teknik, potentiella mål och korrekt administration av transkutan auricular vagus nervstimulering (taVNS) på det mänskliga örat beskrivs.

Abstract

Icke-invasiv vagus nervstimulering (VNS) kan administreras via en roman, framväxande neuromodulatory teknik som kallas transkutan auricular vagus nervstimulering (taVNS). Till skillnad från cervically-implanterade VNS är taVNS en billig och icke-kirurgisk metod som används för att modulera vagus systemet. taVNS är tilltalande eftersom det möjliggör snabb översättning av VNS grundforskning och fungerar som en säker, billig, och bärbar neurostimulering system för framtida behandling av central och perifer sjukdom. Bakgrund och motiv för taVNS beskrivs, samt elektriska och parametriska överväganden, korrekt öra inriktning och fastsättning av stimulering elektroder, individuell dosering via bestämning av perception tröskel (PT) och värdeskåp administrering av taVNS.

Introduction

Kranialnerv X, bättre känd som vagusnerven, är en stor nerv-tarmkanalen som har sitt ursprung i hjärnstammen av centrala nervsystemet och resor i hela periferin, inriktning varje större organsystem i bröstkorg och mage (figur 1)1. Vagus nervstimulering (VNS) innebär kirurgisk implantation av bipolära elektroder runt den vänstra livmoderhalscancer grenen av vagusnerven. Elektriska pulser levereras till vagusnerven via en inopererad pulsgenerator (IPG) implanterad i bröstet2. Även om VNS är för närvarande FDA-godkänt för epilepsi, eldfasta depression och kronisk fetma, är det ett dyrt förfarande som kräver ett sjukhus besök och kirurgi. Långtidssäkerheten vid VNS är väl etablerad, och majoriteten av säkerhet överväganden avseende nuvarande intensitet relaterade biverkningar (hes röst, halsont) utan allvarliga stimulering-relaterade biverkningar de senaste 25 åren av dess kliniska användning3 .

En icke-invasiv form av VNS kallas transkutan auricular vagus nervstimulering (taVNS) har nyligen framkommit4. taVNS levererar elektrisk stimulering till den öron grenen av vagusnerven (ABVN), ett lättillgängligt mål som innerverar de mänskliga öra5. Under det senaste årtiondet, har flera grupper visat säkerhet och tolerabilitet av denna metod6,7,8, inklusive central- och kringutrustningnervsystemet effekter9,10, och beteendemässiga effekter7,11,12,13 i neuropsykiatriska populationer. taVNS undersöks också hos individer som en lovande förstärkare av kognitiv14,15 och socialt fungerande16,17,18. Som taVNS är att bli etablerad, ger det möjlighet för forskare och kliniker att snabbt översätta den lovande VNS forskning som har beskrivits i olika sjukdomar allt från neurologiska och psykologiska trauman19, 20 , 21, addiction22, inflammation23och tinnitus24,25.

I princip är taVNS metodologiskt liknar konventionellt administrerade transkutan elektrisk nervstimulering (TENS) används för att behandla muskuloskeletal smärta störningar26. Skillnaden är att taVNS levereras till specifika anatomiska öra mål som tros vara innerveras av ABVN5. Fältet är fortfarande att fastställa optimal stimulering mål27, även om de två vanligaste placeringarna är den främre väggen i yttre hörselgången (tragus) och de cymba conchae. Sham stimulering kan utföras genom att stimulera örsnibben av örat, ett område trodde att ha minimal ABVN innervation (figur 2). Alternativt får sham levereras via en passiv kontrollmetod där elektroderna är kopplade till aktiva platser, men ingen stimulering levereras. Stimulering parametrar kan variera mellan grupperna, men enligt litteraturen, stimulering levereras i en pulserande mode (puls bredd: 250 – 500 μs, frekvens: 10 – 25 Hz) och levereras på en individualiserad konstant ström (< 5 mA). Stimulering nuvarande varierar beroende på individuella och experimentella protokoll, med många grupper att utforska olika intensiteter som en funktion av en individuella perceptuella tröskeln (PT). PT definieras som den minsta mängden nuvarande framkalla en upplevd känsla på målwebbplatsen och är oftast bestäms via parametriska skattning av anpassade sekventiell provning (skadedjur) programvara som beskrivs i denna rapport.

taVNS är en säker teknik som kan administreras i laboratorium eller klinisk miljö. Biverkningar av taVNS är minimal, med hudirritation eller rodnad som den vanligaste biverkningen. De flesta taVNS studier utforska stimulering av vänster öra, som det tros vara säkrare, även om data i en stor studie (Badran et al. 2018) avslöja att högersidig stimulering har utan ökad risk för biverkningar. På grund av rikedomen av litteratur i ensidiga vänster stimulering, så vi visar det typiska taVNS upplägget för laboratoriestudier som undersöker användningen av vänstersidig taVNS som en intervention.

Protocol

Detta experimentellt protokoll illustrerar en typisk taVNS set-up för användning i ett laboratorium eller klinisk inställning i som vi rikta stimulerande den främre väggen i hörselgången (tragus) i en liggande ställning med en 8mm diameter runda metall elektrod. Dessa metoder kan vara härmade för alternativa aktiv behandling webbplatser genom att helt enkelt ändra elektrod placering till den cymba concha. Alla metoder och förfaranden har varit IRB som godkänts av den mänskliga forskning skydd Program (HRPP) på City College i New York.

1. material

  1. Se till att alla material som krävs för att administrera taVNS är förberedda (figur 3). Den taVNS stimulatorn kan vara antingen en batteridriven enhet som uppfyller lokala säkerhetsföreskrifter eller drivs från en konventionell eluttag med inbyggd säkerhetsmekanismer som förhindrar oavsiktliga elektriska överspänningar. En konstant nuvarande (nuvarande kontrollerade) stimulator med en Max uteffekt av 5 mA krävs.
  2. För taVNS, Använd stimulering elektroder av en runda ledande metall (tin, Ag/Granulatfyllda, guld) kombinerat med ett ledande medium såsom elektrolyt gel eller ledande pasta (se tabell material). Alternativt använda konduktiv elektroder med flexibla konduktiv Kolelektroder och ledande gel som kan eller inte kan vara självhäftande. Aldrig placera elektroderna direkt på huden utan en ledande medium, eftersom detta kan innebära onödig risk för deltagaren och kan orsaka obehag eller smärta.
  3. Använda datorn som kör skript programvara (se Tabell för material) som är programmerad och används för att styra stimulatorn och inleda stimulering med specifika parametrar. Parametrarna inkluderar strömstyrkan (mA), pulse bredd (μs), frekvens (Hz), intermittens (On/Off tid, s), session varaktighet (min).
  4. Använda alkohol förberedelse pads (70% isopropylalkohol) att förbereda ytan av huden innan du kopplar elektroder till örat. Detta tar bort ytan oljor från hudytan och minskar motståndet av huden, att säkerställa stimulering är levererad till säker effektnivåer.

2. öra inriktning och hud förberedelse

  1. Använd följande allmänna inklusionskriterierna för att bedriva taVNS i inställningen för forskning: ålder 18 – 70, ingen ansiktsbehandling eller örat smärta, inget senaste öra trauma, ingen metall implantat inklusive pacemakers, inte gravid.
  2. I experiment med friska deltagare i laboratoriemiljö, använda de följande uteslutningskriterierna: personlig eller familjär historia av beslag, humör eller kardiovaskulära sjukdomar, beroende av alkohol eller senaste narkotikamissbruk, på någon farmakologisk läkemedel kända för att öka risken för krampanfall.
  3. Plats för deltagaren på en bekväm säng eller en stol i ett liggande eller andra avslappnad ställning med benen förhöjda och huvudet stöds.
  4. Inspektera det vänstra örat av deltagaren. Säkerställa att inga smycken är kopplad och alla make-up och lotion tas bort. Bekräfta det finns inga hud-relaterade kontraindikationer på platsen av stimulering, inklusive brännskador, nedskärningar, lesioner, öppna sår.
  5. Hitta målet stimulering, kulturminnesmärkta av den främre väggen i yttre hörselgången externt genom att hitta tragus. Stimulering kommer att levereras till delen av hörselgången direkt bakom tragus (figur 4).
  6. Använd en alkohol prep pad att försiktigt skrubba målwebbplatsen, både internt och externt, för att minska hudens motståndskraft och öka konduktans.

3. elektrod förberedelse och placering

  1. Om du använder icke-engångstyp elektroder, inspektera visuellt elektroder för att säkerställa rena, korrosionsfritt ytan exponeras. Se till att elektroderna är desinficeras för att hindra spridning av bakterier mellan ämnen. Detta kan göras med hjälp av alkohol eller sterilisering våtservetter för att skrubba elektroderna. Om du använder disponibla elektroder, hoppa till steg 3,2.
  2. Sprid ett tunt lager av ledande pasta på ytan av elektroden jämnt. Detta kommer att distribuera el till webbplatsen stimulering. För en 8 mm diameter runda elektrod, en ärtstor mängd pasta är tillräcklig. Sprida pastan med hjälp av en smal trä applikatorn för att bilda ett tunt lager < 1 mm av pasta på båda elektroderna.
  3. Anslut elektrodkablar till stimulering enheten när enheten är avstängd och kontrollera polariteten av elektroderna (röd/positiva elektroden: anod, svart/negativ elektrod: katod). Detta är en viktig detalj som inriktning är polaritet specifika — anoden (röd/positiva terminal) är elektroden placeras inne i hörselgången och inriktning den främre väggen i yttre hörselgången. Katoden (svart/negativa terminalen) sitter på utsidan av örat kopplad till tragus. För sham stimulering placeras anoden på den främre sidan av örat.
  4. Klipp våren elektroden på tragus med den anoden att ta kontakten med den främre väggen i yttre hörselgången och katoden att kontakta den främre delen av tragus.
    Obs: Om genomför sham stimulering, klipp elektroden på örsnibben (aktiv kontroll). Alternativt, sham stimulering kan levereras genom att fästa stimulering klipp till aktiv webbplats och leverera ingen elektrisk ström (passiv kontroll).
  5. Som ämnen kommer känna trycket av elektroderna klippt till sitt öra, säkerställa detta tryck inte är obekväm eller störande för regionala blodflödet vilket framgår av blek vit hud på clip webbplats eller fysisk smärta kände av ämnet. Efter denna punkt bestämma perceptuella tröskeln (PT) som kommer att beskrivas i nästa steg.

4. bestämning av perceptuella tröskeln (PT)

Obs: Perceptuella tröskeln är ett kritiskt värde som används för att bestämma kraften i taVNS stimulering. Detta värde definieras som den minsta mängden el som krävs för att uppfatta elektrisk stimulering på huden beskrev som en stickande eller pirrande känsla.

  1. Bestämma PT använder en enkel step-up och step-down binära parametriska sökning. Först aktivera stimulatorn och ange utdata till 3 mA. Leverera en 1 andra tåg av taVNS stimulering på önskad pulsbredd (vanligtvis 250 – 500 μs) och frekvens (25 Hz, kan variera beroende på programmet).
  2. Be motivet om de kände stimulering. Sensation rapporteras allmänt som en ”kittla” eller ”stickande” känsla.
    1. Om ja, slå ner stimulering intensitet med 50% och upprepa steg 4,2. Om nej, öka stimulering intensitet med 50% och upprepa steg 4,2.
  3. Upprepa processen som beskrivs i steg 4,2 tills inspelningen ett minimum av 4 ”Ja” Svaren där de 4th Ja svar måste komma efter ett nr. Intensitet (i mA) PT kommer värdet som ämnet säger deras fjärde Ja svar på.
  4. Användning exempel PT tröskel konstaterandet är listade i tabell 1 att bistå PT fastställandet.

5. att leverera stimulering

  1. När motivet är bekväma stimulering elektroder med korrekt ansluten till det önskade målet och perceptuella tröskeln bestäms vid önskad pulsbredden och frekvensen, börja stimulering.
  2. Använd en dator som kör en puls som genererar GUI (t.ex. stimDesigner, freeware som medföljer detta manuskript) ansluten till en förvärv dataenhet (DAQ) att köra stimulering systemet. Programvaran bör utdata TTL pulser som programmerbara inställningar (figur 5). TTL pulserna kommer att skickas via en BNC-kabel till stimulator ”trigger i” porten. Detta gränssnitt programvara/stimulator gränssnitt tillåter modulering av frekvens, intermittens (av/på-tid) och sessionslängd (figur 6). GUI används bifogas som en fri, öppen källkod resurs med detta manuskript.
    1. Säkerställa att stimulering levereras på Super tröskelvärdesnivåer, till exempel 200% PT8,9. Till exempel om PT fastställdes vara 0,8 mA, stimulering kommer att levereras på 1.6 mA.
    2. Se till att riktlinjerna för driftcykler följs när de utför länge stimulering sessioner. Typiska driftcykler har 30 – 60 s ”på” perioder och 60 – 120 s ”off” perioder eller 20 – 50% tull cykler.
    3. Variera längden på stimulering session (total tid). Studier tyder på att 30-60 min stimulering sessioner vid intermittensfaktor 25% är säker och fri från eventuella akuta biverkningar eller biverkningar. Dessa sessioner kan upprepas med 12 – 24 h mellan sessioner på ett säkert sätt.
      Obs: taVNS säkerhet är oklart för längre perioder av stimulering sessioner, större andel tull cykler (> 40%), accelererade paradigm och högre stimulering aktuella doser.

6. efter taVNS

  1. När stimulering är klar, registrera objektiva data om stimulering obehag och biverkningar. Även om taVNS, som implanterbara VNS, har begränsad säkerhet oro8,28, övervaka och registrera känsel, obehag och eventuella biverkningar på ett betyg från 0 – 1029.
  2. Ta bort stimulering elektroden från örat och ren kvarvarande ledande pasta från motivets öra med en alkohol prep pad.
  3. Använd alkohol för att rengöra och desinficera stimulering elektroden omedelbart efter borttagning från motivets öra.
  4. Inspektera örat för rodnad eller irritation på stimulering och registrera eventuella iakttagelser.

Representative Results

När korrekt hud förberedelser sker, är perceptuella tröskelvärden omvänt korrelerad med stimulering pulsbredd. Pulsbredd ökar, minskar perceptuella tröskeln (figur 7). Inledande studier av denna grupp att undersöka effekten av pulsbredd på PT hos friska individer (möte inklusion/exklusion kriterier som anges ovan), fastställt att den kombinera totalt (n = 15, 7 kvinna, menar ålder 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. Dessa trösklar tyder på att en konstant nuvarande stimulator med kapacitet att leverera upp till 5 mA ström krävs för stimulering av 500 μs puls bredd parametrar, och det krävs minst en 10mA stimulator för lägre puls bredd (tabell 2). Finjustering av nuvarande krävs, med steg om 0,1 mA är nödvändiga för exakt stimulering.

Att leverera stimulering på 200% PT är acceptabel och relativt smärtfri framgår av smärta numeriska värdering skala (NRS) skalor9,30. Den NRS-skalan är ett klassificeringssystem för smärta från 0-10 där individer rapporterar smärta eller obehag29. Både aktiv och Sham stimulering Betygsätt likaså låg smärta nivåer (NRS < 3 för alla stimulering puls bredder. Mer specifikt biologiskt aktiva pulsbredd 500 μs levereras vid 25 Hz rapporteras i genomsnitt att betygsätta som aktiv = 1,98 ± 0,83, Sham = 2,17 ± 1,27 (n = 25, 9 kvinna, menar ålder 25.16 ± 4,16 år) (tabell 3). Smärta betygen för övriga parametrar är inte mer smärtsam än parametern 25 Hz och Detaljer kan hittas i gruppernas tidigare arbete30.

Säkerhet och tolerabilitet av 30 min till 1 timme sessioner vid intermittensfaktor 20 – 50 procent har allmänt rapporterats i litteraturen vissa studier att leverera flera sessioner i samma dag spridning 12 – 15 h apart12,31. Inga allvarliga biverkningar har rapporterats från 60 försökspersoner som deltar i flera serie experiment med försökspersoner som deltar från 1 till 8 upprepade besök sprida minst 24 timmars mellanrum.

taVNS, när det ges som redovisas i detta manuskript, har visat att modulera det autonoma nervsystemet, framkalla förändringar i funktionella hjärnan aktivitet mätt med fMRI fet, och lotsade för att behandla neuropsykiatriska funktionsnedsättningar och i rehabilitering .

Figure 1
Figur 1 : Vagusnerven Efferent prognoser och tvärsnitt. (A) Efferent projektioner av vagusnerven målet varje större organsystem på kroppen med omfattande effekter på kroppslig funktion (B) tvärsnitt av vagusnerven, visar insidan anatomi nerv som en serie av nervtrådar alla innehöll inom en större väg. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2 : taVNS öra mål. Inriktning på ABVN kan åstadkommas genom att stimulera den främre väggen i yttre hörselgången, kulturminnesmärkta särskilt av tragus (A1) eller cymba conchae (A2). Sham stimulans ges till örsnibben (S). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3 : Nyckelkomponenter. Minst erforderliga komponenter för god förvaltning av taVNS är följande (A) öra stimulering elektroder, (B) ledande gel och alkohol prep pads, (C) dator kan skicka och ta emot TTL pulser till en (D ) konstant nuvarande stimulator att utlösa stimulering. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4 : Exempel Setup. Detta foto visar en enskilda mottagande taVNS av vänster öra medan i position att genomgå ett experimentella paradigm. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5 : Skärmdump av GUI används för stimulering. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 6
Figur 6 : Elektrisk stimulering vågform manipulationer. Direkta fyrkantsvåg elektrisk ström kan levereras på olika parametrar. Denna siffra visar nyckelegenskaper i vågformen som kan ändras för att uppnå önskad biologiska effekter. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 7
Figur 7 : Perceptuella tröskelvärden på ökande puls bredder. Pulsbredd ökar, minskar perceptuella tröskeln (PT). De flesta friska personer kommer att ha en PT inom 2 standardavvikelser (SD) av dessa medelvärden. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Table 1
Tabell 1: exempel på hur du avgöra perceptuella tröskeln (PT). Den här tabellen visar ett exempelsekvens av Ja/inga svar används för att bestämma parametriskt PT.

Table 2
Tabell 2: stimulering nuvarande nivåer. Värden av stimulering nuvarande i mA (200% PT) för varje pulsbredd (n = 15).

Table 3
Tabell 3: PT, stimulering ström och smärta värden för föreslagna stimulering parametrar. Värden av stimulering nuvarande i mA (200% PT) för varje pulsbredd (n = 25).

Supplemental File Figure
Kompletterande fil: Freeware GUI används i detta protokoll. Vänligen klicka här för att hämta den här filen.

Discussion

Liksom alla nya former är alla beskrivs stegen kritisk i säker administrering av taVNS. Ultimata bekymmersam är försökspersonernas säkerhet, vilket inkluderar inte bara förmildrande risker innan taVNS via korrekt screening, men även övervakning försökspersoner under stimulering för obehag, smärta eller biverkningar. Här är det tre viktigaste för administration av taVNS. Screening för taVNS kontraindikationer - kontraindikationer är följande: någon nuvarande eller tidigare historia av kardiovaskulära sjukdomar, ansiktsbehandling eller örat smärta, senaste öra trauma, metall implantat ovanför nacken. För korrekt ämne hud förberedelser, att ta bort någon yta oljor, smuts eller makeup från ytan av huden med alkohol hjälper till med ledningsförmåga av elektroderna, minskar stimulering spänning krävs för att driva stimulatorn och i slutändan resulterar i en mer acceptabla och säker stimulering session. Det uppmuntras att använda en stimulator och elektroder möte låg Output transkraniell elektrisk stimulering (LASSES) riktlinjer32. LASSES anger riktlinjer och standarder för elektriska muskelstimulatorer som är byggda för stimulering av huvudet och nacken och det uppmuntras för grupper att läsa detta dokument innan du bygger egna system. Det rekommenderas att använda antingen en FDA-godkänt plug-in stimulator (se Tabell för material), eller en låg spänning (< 50 V), batteridriven, konstant nuvarande stimulator med lämpliga säkerhetsåtgärder inbyggda att undvika oavsiktliga överleverans av nuvarande till webbplatsen för stimulering. Se till att elektroderna är tillverkas och monteras för specifik användning i taVNS. Se till att de nuvarande tillverknings- och tekniska riktlinjer följs som referens om lab-made anpassade system används.

Ett övervägande för taVNS är att säkerställa att matningsspänning på den konstant nuvarande stimulatorn kan övervinna motståndet av huden och leverera den ström som krävs för stimulering. Ohms lag (V = IR) visar förhållandet mellan strömmen (I) och hudens motståndskraft (R). Minst en 20 V bordsskiva stimulator rekommenderas att undvika en underpowered system. Värme som alstras från hårbotten eller miljön försämras den ledande pastan. Om detta inträffar, det rekommenderas att stoppa stimulering och åter prep hud och elektroder med nya ledande klistra in.

En begränsning av taVNS är det stora parameter utrymmet. Det är okänt om vilket är viktigare – pulsbredd eller frekvens. Det finns en saknas data i senaste taVNS försök att besvarar sådana frågor. De olika beteendemässiga effekterna härrör från en mängd puls bredder, frekvenser och stimulering strömmar13,33,34,35,36,37, 38,39.

Vid denna tid föreslås det att de 500 µs puls bredd för att vara den mest biologiskt aktiva9. Med avseende på frekvens, det har visats att 25 Hz är en effektiv frekvens, även om aktuella utredningar optimal såsom högre frekvenser (> 25 Hz), bilateral stimulering (vänster och höger öra) och prövningsläkemedel burst paradigm är som bedrivs. Studier för att undersöka olika parametrar för stimulering, alternativa stimulering platser och duty cycle optimization behövs för att avancera och förfina metoden taVNS.

taVNS är en lovande icke-invasiva alternativ till konventionella VNS. taVNS ger en billig (<$ 5,000 i påvisade experimentell uppsättning, kosta kraftigt beroende på typ av stimulator som används) och enkel metod som kan användas för att översätta positiva fynd i djurmodeller att utforska användningen av VNS på en mängd störningar, flourescerande modulera det autonoma nervsystemet, och potentiellt miniatyriserade och optimerad för at-home neuromodulation för behandling av neuropsykiatriska och andra sjukdomar.

Framtida potentiella och möjliga tillämpningar av taVNS är stora. taVNS kan fungera som en lovande adjungerad eller fristående behandling för neuropsykiatriska störningar såsom depression och epilepsi, taVNS-parat rehabilitering utbildning för att återställa eller påskynda inlärning av ett beteende40, minska inflammatorisk reaktion 41 , 42, och potentiellt kan användas för att förbättra prestanda och autonom funktion8,10.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Forskning som redovisas i denna publikation stöds av medel från den nationella institut för hälsa nationella Center för Neuromodulation för rehabilitering, NIH/NICHD Grant nummer P2CHD086844 som utdelades till Medical University of South Carolina. Innehållet ansvarar enbart för författarna och representerar inte nödvändigtvis de officiella utsikt över 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

Neurovetenskap fråga 143 taVNS tVNS VNS transkutan Auricular Vagus nervstimulering vagus nervstimulering öra stimulering
Laboratoriet Administration av transkutan Auricular Vagus nervstimulering (taVNS): teknik, inriktning och överväganden
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