En metodisk beskrivelse av teknikken, potensielle mål og riktig administrasjon av transkutan auricular nervus vagus stimulering (taVNS) på det menneskelige øret er beskrevet.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |