तकनीक, संभावित लक्ष्यों, और मानव कान पर transcutaneous auricular vagus तंत्रिका उत्तेजना (taVNS) के उचित प्रशासन का एक methodological वर्णन है ।
गैर इनवेसिव vagus तंत्रिका उत्तेजना (VNS) एक उपंयास के माध्यम से प्रशासित किया जा सकता है, उभरते neuromodulatory transcutaneous auricular vagus तंत्रिका उत्तेजना (taVNS) के रूप में जाना जाता तकनीक । विपरीत ग्रीवा-प्रत्यारोपित VNS, taVNS एक सस्ती और गैर शल्य vagus प्रणाली को मिलाना इस्तेमाल किया विधि है । taVNS के रूप में यह बुनियादी VNS अनुसंधान के तेजी से अनुवाद के लिए अनुमति देता है अपील है और केंद्रीय और परिधीय रोग के भविष्य के उपचार के लिए एक सुरक्षित, सस्ती, और पोर्टेबल neurostimulation प्रणाली के रूप में कार्य करता है । taVNS के लिए पृष्ठभूमि और तर्क है, विद्युत और पैरामीट्रिक विचार, उचित कान लक्ष्यीकरण और उत्तेजना इलेक्ट्रोड के लगाव के साथ वर्णित है, धारणा दहलीज के निर्धारण के माध्यम से व्यक्तिगत खुराक (पीटी), और सुरक्षित प्रशासन taVNS.
कपाल तंत्रिका एक्स, बेहतर vagus तंत्रिका के रूप में जाना जाता है, एक बड़ी तंत्रिका तंत्र है कि केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के brainstem में उत्पंन और परिधि भर में यात्रा, छाती और पेट में हर प्रमुख अंग लक्ष्यीकरण (1 चित्रा)1। Vagus तंत्रिका उत्तेजना (VNS) Vagus तंत्रिका की बाईं ग्रीवा शाखा के आसपास द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड के सर्जिकल आरोपण शामिल है । इलेक्ट्रिकल पल्स एक प्रत्यारोपित पल्स जनरेटर (IPG) शल्य चिकित्सा छाती2में प्रत्यारोपित के माध्यम से vagus तंत्रिका को दिया जाता है । हालांकि VNS वर्तमान में एफडीए-मिर्गी के लिए मंजूरी दे दी है, दुर्दम्य अवसाद, और पुराने मोटापे, यह एक महंगी एक अस्पताल की यात्रा और सर्जरी की आवश्यकता होती है प्रक्रिया है । VNS की दीर्घकालिक सुरक्षा अच्छी तरह से स्थापित है, और सुरक्षा विचार के बहुमत के संबंध में वर्तमान तीव्रता संबंधित दुष्प्रभाव (कर्कश आवाज, गले में दर्द) गंभीर उत्तेजना के बिना अपने नैदानिक उपयोग 3 के पिछले 25 वर्षों में प्रतिकूल प्रभाव से संबंधित .
हाल ही में, transcutaneous auricular vagus तंत्रिका उत्तेजना (taVNS) के रूप में जाना जाता VNS के एक इनवेसिव फार्म4उभरा है । taVNS vagus तंत्रिका (ABVN), एक आसानी से सुलभ लक्ष्य है कि मानव कान5innervates की auricular शाखा को विद्युत उत्तेजना बचाता है । पिछले दशक से अधिक, कई समूहों सुरक्षा और इस विधि के सहनशीलता प्रदर्शन किया है6,7,8, सहित केंद्रीय और परिधीय तंत्रिका तंत्र प्रभाव9,10, और व्यवहार प्रभाव7,11,12,13 neuropsychiatric आबादी में । taVNS भी संज्ञानात्मक14,15 और सामाजिक कार्य16,17,18का एक होनहार बढ़ाने के रूप में व्यक्तियों में पता लगाया जा रहा है । के रूप में taVNS स्थापित होता जा रहा है, यह शोधकर्ताओं और चिकित्सकों के लिए क्षमता प्रदान करता है तेजी से होनहार VNS अनुसंधान कि विभिंन स्नायविक और मनोवैज्ञानिक आघात से लेकर विकारों में वर्णित है अनुवाद19, 20 , 21, लत22, सूजन23, और tinnitus24,25।
सिद्धांत रूप में, taVNS पारंपरिक methodologically transcutaneous विद्युत तंत्रिका उत्तेजना के समान है (दसियों) पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस दर्द विकारों के इलाज के लिए इस्तेमाल किया26. अंतर यह है कि taVNS विशिष्ट संरचनात्मक कान लक्ष्य है कि ABVN5द्वारा innervated माना जाता है के लिए दिया जाता है । क्षेत्र अभी भी इष्टतम उत्तेजना27लक्ष्य निर्धारित है, हालांकि दो सबसे आम स्थानों बाहरी कान नहर के पूर्वकाल की दीवार (तुंगिका) और cymba conchae हैं । शम उत्तेजना कान के earlobe उत्तेजक द्वारा आयोजित किया जा सकता है, एक क्षेत्र के लिए ंयूनतम ABVN इन्नेर्वतिओन (चित्रा 2) माना जाता है । वैकल्पिक रूप से, अन्तर्वासना एक निष्क्रिय नियंत्रण विधि के माध्यम से दिया जा सकता है जिसमें इलेक्ट्रोड सक्रिय साइटों से जुड़े होते हैं, लेकिन कोई उत्तेजना डिलीवर नहीं की जाती है । उत्तेजना मापदंडों समूहों के बीच भिन्न हो सकते हैं, लेकिन साहित्य के अनुसार, उत्तेजना एक गुणवाला फैशन में दिया जाता है (पल्स चौड़ाई: 250-500 μs, आवृत्ति: 10-25 हर्ट्ज) और एक व्यक्तिगत निरंतर वर्तमान (< 5 mA) पर दिया. उत्तेजना वर्तमान व्यक्तिगत और प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल से भिंन होता है, कई समूहों के साथ एक व्यक्ति अवधारणात्मक दहलीज (पीटी) के एक समारोह के रूप में विभिंन तीव्रता की खोज । पीटी मौजूदा लक्ष्य स्थल पर एक कथित अनुभूति है और आम तौर पर अनुकूलित अनुक्रमिक परीक्षण (कीट) सॉफ्टवेयर इस रिपोर्ट में वर्णित द्वारा पैरामीट्रिक आकलन के माध्यम से निर्धारित की ंयूनतम राशि के रूप में परिभाषित किया गया है ।
taVNS एक सुरक्षित तकनीक है कि प्रयोगशाला या नैदानिक सेटिंग में प्रशासित किया जा सकता है । taVNS के दुष्प्रभाव कम कर रहे हैं, त्वचा जलन या लालिमा सबसे आम पक्ष प्रभाव होने के साथ । सबसे taVNS अध्ययन बाएं कान की उत्तेजना का पता लगाने, के रूप में यह सुरक्षित माना जाता है, हालांकि एक बड़े परीक्षण (बदरन एट al. २०१८) में डेटा पता चलता है कि सही पक्षीय उत्तेजना प्रतिकूल घटनाओं के जोखिम में कोई वृद्धि हुई है । एकतरफा में साहित्य के धन के कारण वाम पक्ष उत्तेजना, हम ठेठ taVNS स्थापित प्रयोगशाला अध्ययन के लिए एक हस्तक्षेप के रूप में वाम पक्षीय taVNS के उपयोग की जांच के लिए उदाहरण देकर स्पष्ट करना होगा ।
सभी उपंयास मोडलों में के रूप में, सभी वर्णित कदम taVNS के सुरक्षित प्रशासन में महत्वपूर्ण हैं । अंतिम चिंता का विषय सुरक्षा है, जो न केवल उचित स्क्रीनिंग के माध्यम से taVNS से पहले जोखिम को कम करने, लेकिन यह भी असुविधा, दर्द, या प्रतिकूल घटनाओं के लिए उत्तेजना के दौरान विषयों की निगरानी शामिल है । यहां taVNS प्रशासन के लिए तीन सबसे महत्वपूर्ण विचार कर रहे हैं । कन्ट्राइंडिकेशन्स के लिए taVNS कन्ट्राइंडिकेशन्स इस प्रकार हैं: हृदय विकारों के किसी भी वर्तमान या पिछले इतिहास, चेहरे या कान में दर्द, हाल ही में कान आघात, गर्दन के स्तर से ऊपर धातु प्रत्यारोपण । उचित विषय त्वचा की तैयारी के लिए, किसी भी सतह तेल, गंदगी, या शराब के साथ त्वचा की सतह से श्रृंगार इलेक्ट्रोड की चालकता के साथ मदद करता है को हटाने, उत्तेजना वोल्टेज को कम कर देता है उत्तेजक ड्राइव करने के लिए आवश्यक, और अंत में एक और परिणाम संतोषजनक और सुरक्षित उत्तेजना सत्र । यह एक उत्तेजित करता है और कम उत्पादन Transcranial विद्युत उत्तेजना (LOTES) दिशानिर्देश३२बैठक इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के लिए प्रोत्साहित किया जाता है । LOTES सेट दिशा निर्देशों और बिजली के उत्तेजितताओं के लिए उद्योग के मानकों कि सिर और गर्दन की उत्तेजना के लिए बनाया जाता है और यह समूहों के लिए प्रोत्साहित किया जाता है अपने सिस्टम के निर्माण से पहले इस दस्तावेज़ को पढ़ने के लिए । यह या तो एक एफडीए का उपयोग करने की सिफारिश की है-उत्तेजक प्लग में ( सामग्री की तालिकादेखें), या एक कम वोल्टेज (< 50 वी), संचालित बैटरी, उचित सुरक्षा उपायों के साथ लगातार वर्तमान उत्तेजित करने के लिए अंतर्निहित से बचने के लिए-वर्तमान के वितरण अवांछित उत्तेजना स्थल तक. सुनिश्चित करें कि इलेक्ट्रोड निर्मित कर रहे हैं और taVNS में विशिष्ट उपयोग के लिए इकट्ठे. सुनिश्चित करें कि वर्तमान विनिर्माण और इंजीनियरिंग दिशानिर्देशों का संदर्भ के रूप में अनुसरण किया जाता है, यदि लैब-निर्मित अनुकूलित प्रणालियां उपयोग की जाती हैं ।
taVNS के लिए एक विचार यह सुनिश्चित करने के लिए है कि लगातार वर्तमान उत्तेजितकर्ता की वोल्टेज उत्पादन त्वचा की प्रतिरोधक क्षमता और वर्तमान उत्तेजना के लिए आवश्यक उद्धार कर सकते हैं । ओम कानून (वी आईआर =) वर्तमान (I) और त्वचा प्रतिरोध (आर) के बीच संबंध को दर्शाता है । एक 20 वी के ऊपर की एक ंयूनतम उत्तेजित करने के लिए एक शक्ति प्रणाली से बचने की सिफारिश की है । खोपड़ी या पर्यावरण से उत्पंन गर्मी प्रवाहकीय पेस्ट नीचा हो सकता है । यदि ऐसा होता है, यह उत्तेजना और पुनः तैयारी त्वचा और नए प्रवाहकीय पेस्ट के साथ इलेक्ट्रोड को रोकने के लिए सिफारिश की है ।
taVNS की एक सीमा विशाल पैरामीटर अंतरिक्ष है । यह जो अधिक महत्वपूर्ण है के रूप में अज्ञात है-नाड़ी चौड़ाई या आवृत्ति । वहां हाल ही में taVNS परीक्षणों में एक कमी डेटा है कि इस तरह के सवालों के जवाब है । विभिन्न व्यवहार प्रभाव पल्स चौड़ाई की एक किस्म से प्राप्त कर रहे हैं, आवृत्तियों और उत्तेजना धाराओं13,३३,३४,३५,३६,३७, ३८,३९.
इस समय, यह सुझाव दिया है कि ५०० µs पल्स चौड़ाई सबसे अधिक जैविक रूप से सक्रिय9होना करने के लिए । आवृत्ति के संबंध में, यह प्रदर्शित किया गया है कि 25 हर्ट्ज एक प्रभावी आवृत्ति है, हालांकि उच्च आवृत्तियों (> 25 हर्ट्ज), द्विपक्षीय उत्तेजना (बाएँ और दाएँ कान) के रूप में इष्टतम में वर्तमान जांच, और जांच फट प्रतिमान हैं कराए जा रहे हैं । उत्तेजना के विभिंन मापदंडों खोज, वैकल्पिक उत्तेजना साइटों, और कर्तव्य चक्र अनुकूलन अग्रिम और taVNS विधि को परिष्कृत करने के लिए आवश्यक हैं ।
taVNS पारंपरिक VNS के लिए एक आशाजनक गैर इनवेसिव विकल्प है । taVNS का प्रदर्शन प्रयोगात्मक सेटअप में एक सस्ती (< 5000 डॉलर प्रदान करता है, लागत का इस्तेमाल किया उत्तेजित करने के प्रकार पर निर्भर) और सरल तरीका है कि पशु मॉडल में सकारात्मक निष्कर्षों का अनुवाद करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है की एक किस्म पर VNS के उपयोग की खोज विकारों, आक्रामक स्वायत्त तंत्रिका तंत्र को मिलाना, और संभावित रूप से लघुकृत और neuropsychiatric और अन्य विकारों के उपचार के लिए घर पर neuromodulation के लिए अनुकूलित.
taVNS के भावी संभावित और संभावित अनुप्रयोग विशाल हैं । taVNS अवसाद और मिर्गी के रूप में neuropsychiatric विकारों के लिए एक होनहार सहायक या स्वसंपूर्ण उपचार के रूप में सेवा कर सकते हैं, बहाल करने या एक व्यवहार की सीखने में तेजी लाने के लिए taVNS-युग्मित पुनर्वास प्रशिक्षण४०, भड़काऊ प्रतिक्रिया घटाएं ४१ , ४२, और संभवतः प्रदर्शन और स्वायत्तता समारोह8,10बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
The authors have nothing to disclose.
अनुसंधान इस प्रकाशन में रिपोर्ट स्वास्थ्य राष्ट्रीय पुनर्वास के लिए Neuromodulation के केंद्र के राष्ट्रीय संस्थानों से धन द्वारा समर्थित किया गया था, NIH/niched अनुदान संख्या P2CHD086844 जो दक्षिण कैरोलिना के चिकित्सा विश्वविद्यालय को संमानित किया गया । सामग्री पूरी तरह से लेखकों की जिंमेदारी है और जरूरी नहीं कि NIH या niched के सरकारी विचारों का प्रतिनिधित्व करते हैं ।
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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 |