Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Laboratuvar Yönetimi, transkütanöz kulak çevresi Vagus sinir stimülasyonu (taVNS): teknik, hedefleme ve dikkat edilmesi gereken noktalar

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

Tekniği, potansiyel hedefleri ve uygun yönetim Transkutanöz kulak çevresi vagus sinir stimülasyonu (taVNS) insan kulağının üzerinde metodolojik açıklamasını açıklanmıştır.

Abstract

Non-invaziv vagus sinir stimülasyonu (VNS) transkütanöz kulak çevresi vagus sinir stimülasyonu (taVNS) bilinen neuromodulatory tekniği ortaya çıkan bir roman aracılığıyla yönetilen. Cervically implante VNS taVNS vagus sistem modüle için kullanılan bir ucuz ve olmayan cerrahi yöntemdir. o temel VNS araştırma hızlı çeviri için sağlar ve güvenli, ucuz ve taşınabilir neurostimulation sistemi merkezi ve periferik hastalığının gelecekteki tedavisi için gören taVNS itiraz ediyor. Arka plan ve taVNS için gerekçe açıklanmıştır, elektrik ve parametrik ilgili önemli noktalar, uygun kulak hedefleme ve stimülasyon elektrot, algı eşiği (PT) ve güvenli yolu ile belirlenmesi dozaj bireysel eki ile birlikte taVNS yönetim.

Introduction

Kranial sinir X, daha çok bilinen adıyla vagus siniri, merkezi sinir sistemi ve seyahatleri boyunca göğüs ve karın büyük her organ hedefleme çevre, beyin içinde (Şekil 1)1kaynaklanan bir büyük sinir yolu var. Vagus sinir stimülasyonu (VNS) vagus siniri Sol servikal dalı etrafında iki kutuplu elektrot cerrahi implantasyon içerir. Elektrik darbeleri vagus sinir cerrahi göğüs2implante bir implante darbe üreteci (IPG) ile teslim edilir. VNS Şu anda FDA-epilepsi, ateşe dayanıklı depresyon ve kronik obezite için onaylanmış olsa da, bu bir hastane ziyareti ve ameliyat gerektiren bir pahalı işlemdir. VNS uzun vadeli güvenliği iyi kurulmuş ve güvenlik konuları açısından geçerli yoğunluğu çoğunluğu yan etkileri (boğuk ses, boğaz ağrısı) stimülasyon ile ilgili ciddi yan etkileri olmadan klinik kullanımı3 son 25 yıl içinde ilgili. .

Son zamanlarda, transkütanöz kulak çevresi vagus sinir stimülasyonu (taVNS) bilinen VNS invaziv olmayan bir tür4ortaya çıkmıştır. taVNS elektriksel stimülasyon vagus siniri (ABVN), insan kulağının5innervates kolayca ulaşılabilir bir hedef kulak çevresi dala sunar. Son on yıl içinde emniyet ve tolerabilite merkez ve periferik sinir sistemi etkileri9,10, dahil olmak üzere bu yöntemi6,7,8, çeşitli gruplar göstermiştir ve davranışsal etkileri7,11,12,13 nöropsikiyatrik nüfus. taVNS aynı zamanda bireylerin bilişsel14,15 ve sosyal işleyen16,17,18umut verici artırıcı olarak keşfedilmeden. TaVNS kurulan olma gibi araştırmacılar ve klinisyenler hızla çeşitli hastalıkları nörolojik ve psikolojik travma19, arasında değişen açıklanan umut verici VNS araştırma çevirmek için yeteneği sunar 20 , 21, bağımlılığı22, iltihap23ve kulak çınlaması24,25.

Prensip olarak, taVNS metodolojik kas-iskelet ağrı bozuklukları26tedavisinde kullanılan standart olarak yönetilen transkütanöz elektriksel sinir stimülasyonu için (on) benzer. Fark bu taVNS tarafından ABVN5innervated inanılıyor belirli anatomik kulak hedeflerine teslim edilir. İki en ortak yerleşim dış kulak kanalı (tragus) ve cymba conchae ön duvarına olmasına rağmen alanı hala en iyi stimülasyon hedefleri27, belirliyor. Sham stimülasyon kulak memesi bir alan inanılan en az ABVN innervasyon (Şekil 2) için uyarıcı tarafından yürütülen. Alternatif olarak, sham elektrotlar etkin sitelere bağlı olan ancak hiçbir stimülasyon teslim bir pasif denetim yöntemi ile teslim olabilir. Stimülasyon parametreleri edebiyat göre stimülasyon pulsatil bir biçimde teslim edilir ancak grupları arasında farklı olabilir (darbe genişliği: 250-500 μs, frekans: 10-25 Hz) ve bireyselleştirilmiş sabiti geçerli teslim (< 5 mA). Stimülasyon geçerli bireysel ve Deneysel protokol tarafından çeşitli şiddetlerde bir bireysel algısal eşik değeri (PT) bir fonksiyonu olarak keşfetmek çok grup göre değişir. PT geçerli hedef sitesindeki algılanan bir duygu alabilme en az miktarı olarak tanımlanır ve genellikle kararlı üzerinden parametrik tahmin bu raporda açıklanan özelleştirilmiş sıralı (zararlı) test yazılımı tarafından.

taVNS laboratuar veya klinik yönetilen güvenli bir tekniktir. TaVNS yan etkileri cilt tahriş veya kızarıklık en yaygın yan etkisi olan çok az olduğu. Her ne kadar büyük bir yargılama (Badran ve ark. 2018) verileri sağ taraflı stimülasyon istenmeyen olaylar risk yok artar olan ortaya daha güvenli olduğuna inanılan en taVNS çalışmaları sol kulak uyarılması keşfetmek. Tek taraflı sol yan stimülasyon literatürde zenginliği nedeniyle, tipik taVNS kurulum taVNS Sol taraflı kullanımı bir müdahale olarak soruşturma laboratuar çalışmaları için gösterilecektir.

Protocol

Bu Deneysel protokol bir laboratuvar olarak kullanılmak üzere bir tipik taVNS tuzak gösterir veya klinik hangi biz hedef uyarıcı ayarlama bir 8mm çapında sırtüstü bir duruş işitsel kanalda (tragus) ön duvarına yuvarlak metal elektrot. Bu yöntemler sadece cymba concha elektrot pozisyon değiştirerek alternatif aktif tedavi siteleri için taklit. Tüm yöntemleri ve prosedürler IRB tarafından insan araştırma koruma programı (HRPP), New York City College kabul edilmiştir.

1. malzeme

  1. TaVNS yönetmek için gerekli tüm malzemeleri (Şekil 3) hazır olduğundan emin olun. TaVNS uyarıcı yerel güvenlik kuralları karşılayan veya yeti aygıt bir konvansiyonel elektrik prizinden istenmeyen elektrik dalgalanmaları önlemek yerleşik güvenlik mekanizmaları ile tahrik ya bir pil olabilir. Sürekli güncel (akım kontrol) uyarıcı ile maksimum çıkış 5 mA gereklidir.
  2. Elektrolit jel veya iletken Yapıştır gibi iletken bir ortam ile birlikte taVNS için bir yuvarlak iletken metalden (teneke, Ag/AgCl, altın) yapılmış kullanım stimülasyon elektrotlar (malzemelerin tabloya bakın). Alternatif olarak, esnek iletken karbon elektrotlar ve yapışkan olması değildir iletken jel ile yapılan iletken elektrot kullanın. Bu katılımcı için gereksiz riski oluşturabilir ve rahatsızlık veya ağrı neden olabilir gibi iletken bir ortam olmadan doğrudan ciltte asla elektrotlar yer.
  3. Komut dosyası yazılımı çalıştıran kullanma bilgisayar ( Tablo malzemelerigörmek) bu programlanmış ve uyarıcı kontrol ve stimülasyon belirli parametrelerle başlatmak için kullanılır. Bu parametreler dahil geçerli yoğunluğu (mA), darbe genişliği (μs), frekans (Hz), iş hacmi (açma/kapama süresi, s), oturum süresi (dk).
  4. Kulağa elektrotlar eklemeden önce cilt yüzeyi hazırlamak için alkol hazırlık yastıkları (% 70 izopropil alkol) kullanın. Bu yüzey yağlar cilt yüzeyinden kaldırır ve cildin dayanıklılığını azaltır, sağlanması stimülasyon güvenli güç düzeyinde teslim edilir.

2. kulak hedefleme ve hazırlık cilt

  1. TaVNS araştırma ortamda yürütmek için aşağıdaki genel dahil ölçütleri kullanın: 18-70, yüz ya da kulak ağrısı, kulak travma yok son kalp pilleri, hamile değil de dahil olmak üzere hiçbir metal implantlar yaş.
  2. Bir laboratuvar ortamında sağlıklı katılımcılar ile ilgili deneyler aşağıdaki dışlama ölçütleri kullanın: nöbet, ruh hali ya da kardiyovasküler hastalıklar, bağımlılığı alkol veya herhangi son yasadışı uyuşturucu kullanımı kişisel ya da aile öyküsü farmakolojik nöbet riskini artırdığı bilinen ajanlar.
  3. Sırtüstü veya diğer bir rahat pozisyon bacaklar yükseltilmiş ve desteklenen kafa ile katılımcısı bir rahat yatak veya sandalye koltuk.
  4. Sol kulak katılımcının bakarak kontrol edin. Mücevher bağlı olduğu ve tüm makyaj ve losyon kaldırılır emin olun. Hiçbir deri ile ilgili kontrendikasyonlar sitesinde de dahil olmak üzere güneş yanık, kesik, lezyonlar, açık yaralar stimülasyon, onaylayın.
  5. Dışarıdan tragus bularak dış kulak kanalının ön duvar tarafından landmarked uyarılma hedef bul. Stimülasyon kulak kanalına doğrudan arkasında tragus (Şekil 4) bölümüne teslim edilecektir.
  6. Yavaşça hedef site, dahili ve harici, Cilt direnci azaltmak ve gürültülerinden artırmak için fırçalayın için bir alkol hazırlık takımını kullanın.

3. elektrodu hazırlanması ve yerleştirme

  1. Olmayan tek elektrotlar kullanıyorsanız, elektrotlar temiz, korozyon içermeyen yüzey maruz emin olmak için kontrol edin. Elektrotlar konular arasında bakteri yayılmasını önlemek için dezenfekte emin olun. Bu yapılabilir elektrotlar girecek alkol veya sterilizasyon mendil kullanarak. Tek kullanımlık elektrotlar kullanıyorsanız, 3.2 adıma atlayın.
  2. İletken Yapıştır elektrot yüzeyine ince bir tabaka eşit yayılmış. Bu elektrik stimülasyon sitesine dağıtacak. İçin bir 8 mm çapında yuvarlak elektrot, bir bezelye büyüklüğünde hamur yeterli miktardır. İnce bir tabaka oluşturmak için dar bir ahşap aplikatör kullanarak Yapıştır yaymak < hamur her iki elektrot üzerinde 1 mm.
  3. Cihaz kapalı iken elektrot kabloları stimülasyon cihaza bağlayın ve elektrotlar polarite doğrulayın (kırmızı/pozitif elektrot: anot, siyah/negatif elektrot: katot). Önemli bir ayrıntı olarak bu polarite belirli hedefliyor — kulak kanalı yerleştirilir ve ön duvar dış kulak kanalının hedefleme elektrot anot (kırmızı/pozitif terminal) olduğunu. Katot (siyah/negatif terminal) için tragus bağlı kulak dışında oturur. Sham uyarılması için anot kulak ön tarafında yer alıyor.
  4. Bahar elektrot tragus anot temas ile dış kulak kanalı ve tragus ön parçası irtibata katot ön duvar ile üzerine küçük.
    Not: Sham stimülasyon iletken, elektrot (aktif kontrol) kulak memesi üzerine küçük. Alternatif olarak, sham stimülasyon stimülasyon klipleri etkin siteye ekleyerek ve hiçbir elektrik akımı (pasif denetimi) teslim teslim olabilir.
  5. Gibi konular için kulak kesilmiş elektrot baskı hissedeceksiniz, bu basınç rahatsız ya da klip sitesi veya fiziksel acı konu tarafından hissedilen soluk beyaz cilt tarafından gösterildiği gibi bölgesel kan akımı için yıkıcı değil emin olun. Bu noktadan sonra sonraki yordam adımda açıklanan algısal eşik (PT) belirlemek.

4. algısal eşik (PT) belirlenmesi

Not: Algısal eşik taVNS stimülasyon gücünü belirlemek için kullanılan önemli bir değerdir. Bu değer en az bir iğneleyici veya karıncalanma hissi açıklanan cilt üzerinde elektriksel stimülasyon algıladıkları için gereken elektrik olarak tanımlanır.

  1. Basit bir adım ve step-down ikili parametrik arama kullanarak PT belirlemek. İlk uyarıcı üzerinde açmak ve çıkış 3'e ayarlı anne. 1 İkinci trenin taVNS stimülasyon istenen darbe genişliği (genellikle 250-500 μs) ve frekans teslim (25 Hz, temel alınarak uygulama farklı).
  2. Konu stimülasyonu olup hissettiklerini sor. Hissi genellikle bir "gıcık" veya "iğneleyici" hissi olarak bildirilmektedir.
    1. Evet ise, stimülasyon yoğunluğu % 50 oranında ve adım 4.2 tekrarlayın. Hayır ise, % 50 oranında stimülasyon yoğunluk artmak ve 4.2 arasındaki adımları yineleyin.
  3. 4 en az "Evet" kayıt kadar adım 4.2 yanıt hangi konuda açıklanan işlemi yineleyin 4th Evet Yanıt No sonra gelmelidir Şiddeti (mA) NK yanıt-e doğru hangi konu dördüncü Evet değeri olacaktır.
  4. Kullanım örnek PT eşik bulma PT tayini yardımcı olmak için Tablo 1 ' deki listelenir.

5. teslim stimülasyon

  1. Konu rahat stimülasyon elektrotlar ile düzgün istenen hedef ve istenen darbe genişliği ve frekans belirlenen algısal eşik bağlı olduğunda, stimülasyon başlar.
  2. Kullanım bir veri edinme birimine (DAQ) sürücü stimülasyon sistemi GUI (örn, stimDesigner, bu el yazması ile dahil freeware) üreten bir darbe çalıştıran bir bilgisayara bağlı. Yazılım TTL bakliyat programlanabilir ayarlarda (Şekil 5) çıkış. TTL bakliyat BNC kablo ile uyarıcı "tetikleyici" bağlantı noktasına gönderilir. Bu arabirimi yazılım/uyarıcı arabirimi modülasyon frekans, iş hacmi (açma/kapama zaman) ve oturum süresi (Şekil 6) sağlar. Kullanılan GUI ücretsiz, açık kaynak kaynak ile bu el yazması olarak eklenir.
    1. Stimülasyon PT8,%9200 gibi süper eşik düzeylerde iletilmesini sağlamak. Örneğin, PT 0,8 olduğu tespit Anne, stimülasyon teslim edilecektir 1.6 anne.
    2. Görev devir için kurallar ne zaman uzun stimülasyon oturumları yürütmek takip sağlamak. Tipik görev devir "Tarih" dönemleri ve 60-120 s "kapalı" nokta veya % 20-50 görev devir 30 – 60 s var.
    3. Stimülasyon oturum (Toplam süre) uzunluğu değişir. Çalışmalar % 25 iş hacmi 30-60 dk stimülasyon oturumları güvenli ve ücretsiz, herhangi bir akut yan etkileri veya istenmeyen olaylar olduğunu göstermektedir. Bu oturumlar ile 12-24 h oturumları arasında güvenli bir şekilde tekrar edilebilir.
      Not: taVNS Emanet stimülasyon oturumları, daha büyük yüzde görev devir uzun süre belirsiz (> % 40), hızlandırılmış paradigmaları ve yüksek stimülasyon geçerli dozda.

6.-den sonra taVNS

  1. Stimülasyon tamamlandığında, stimülasyon rahatsızlık ve yan etkileri ile ilgili objektif verilerini kaydeder. Her ne kadar taVNS VNS implante edilebilir gibi sınırlı güvenlik endişeleri8,28, monitör ve kaydı hissi, rahatsızlık ve herhangi bir istenmeyen olaylar bir Rating 0 – 1029.
  2. Stimülasyon elektrot kulak ve temiz kalan iletken Yapıştır bir alkol hazırlık panelini kullanma ilgilinin kulaktan kaldırın.
  3. Temiz ve dezenfekte hemen sonra deneğin kulaktan kaldırma stimülasyon elektrot için alkol kullanın.
  4. Kulak kızarıklık veya tahriş stimülasyon sitesinde inceleyin ve herhangi bir gözlemleri kaydetmek.

Representative Results

Ne zaman doğru cilt hazırlık yapılır, algısal eşikleri ters stimülasyon darbe genişliği ile ilişkili. Darbe genişliği arttıkça, algısal eşik (Şekil 7) azaltır. İlk çalışmalar (yukarıda listelenen içerme/dışlama ölçütlerine) sağlıklı bireylerde PT üzerinde darbe genişliği etkisi keşfetmek, bu kararlı bir grup kombine genel (n = 15, 7 kadın, Yaş 26,5 ± 4,99 demek) PT 100 μs adlı 3,92 ± 1.1 mA; = 200 μs 2,24 ± 0,74 mA; = 500 μs 1.24 ± 0,41 mA =. Bu eşikleri önermek bir sabit geçerli uyarıcı, 5'e kadar teslim etme kapasitesi ile mA akım 500 μs darbe genişlik parametreleri uyarılması için gereklidir ve en az bir 10mA uyarıcı daha düşük darbe genişlikleri (Tablo 2) için gereklidir. Mevcut ince ayar gereklidir, 0.1'lik artışlarla mA kesin uyarılması için gerekli.

Stimülasyon teslim %200 PT tolere edilebilir ve nispeten ağrı ile acı sayısal derecelendirme (NRS) ölçekler gösterildiği ücretsiz9,30ölçekler. 0-10 kişiler ağrı rapor veya29rahatsızlık ağrı için bir derecelendirme sistemi NRS ölçektir. Aktif ve Sham stimülasyon oranı benzer şekilde düşük ağrı düzeyleri (NRS < 3 tüm stimülasyon darbe genişlikleri için. Daha ayrıntılı olarak, 500 μs 25 Hz'de teslim biyolojik olarak aktif darbe genişliği ortalama etkin olarak oranı bildirilmektedir = 1,98 ± 0.83, Sham = 2.17 ± 1,27 (n = 25, 9 kadın, yani Yaş 25.16 ± 4,16 yıl) (Tablo 3). Diğer parametreler için ağrı derecelendirme 25 Hz parametre daha fazla acı ve ayrıntıları gruplarına ait ön çalışma30' u bulunabilir.

Güvenlik ve tolerabilite 30 dk % 20-50 iş hacmi 1 saat oturumları için yaygın olarak bildirilmiştir literatürde birden çok oturum aynı gün yayılmış 12-15 h ayrı12,31' de teslim bazı çalışmaları ile. Hiçbir ciddi advers olaylar birkaç dizi deney 1'den 8 tekrarlanan ziyaretler yayılmasına en az 24 saat arayla katılan konuları ile katılan 60 konulardan bildirilmiştir.

Bu makale, rapor olarak yönetilen zaman taVNS edilmiş gösterdi otonom sinir sistemi modüle, fMRI kalın tarafından ölçülen fonksiyonel beyin faaliyet değişiklikleri ikna etmek için ve nöropsikiyatrik bozuklukların tedavi ve rehabilitasyon yardımcı pilot .

Figure 1
Resim 1 : Vagus siniri Efferent projeksiyonlar ve kesit. (A)Efferent projeksiyonlar ile geniş vücut üzerinde büyük her organ etkileri bedensel vagus siniri hedef çalışması (B) kesit içini gösteren vagus siniri sinir demetleri bulunan sinir bütün bir dizi olarak anatomisi bir büyük yol içinde. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : taVNS kulak hedefleri. ABVN hedefleme ön duvar dış kulak kanalının özellikle tragus (A1), veya cymba conchae (A2) tarafından landmarked uyararak gerçekleştirilebilir. Sham stimülasyon memesi (S) yönetilmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Anahtar bileşenleri. Gerekli en düşük taVNS, uygun yönetimi için bileşenleri şunlardır (A) kulak stimülasyon elektrotlar, (B) iletken jel ve alkol hazırlık yastıkları, (C) bilgisayar gönderme ve TTL bakliyat (D alma yeteneğine sahip ) stimülasyon tetiklemek için sürekli geçerli uyarıcı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : Örnek Kur. Bu fotoğraf bir bireysel alıcı taVNS deneysel bir paradigma geçmesi pozisyonda iken sol kulak gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : Ekran görüntüsü uyarılması için kullanılan GUI. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
Şekil 6 : Elektriksel stimülasyon dalga manipülasyonlar. Doğrudan kare dalga elektrik akımı çeşitli parametreler teslim edilebilir. Bu rakam istenen biyolojik etkileri ulaşmak için değiştirilebilir dalga formu anahtar özelliklerini gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 7
Şekil 7 : Darbe genişliği artan, algısal eşik değerleri. Darbe genişliği arttıkça, algısal eşik (PT) azaltır. En sağlıklı bireyler bu ortalama değerlerden bir PT-2 standart sapma (SD) içinde olacaktır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Table 1
Tablo 1: algısal eşik (PT) belirlemek nasıl örnek. Bu tablo bir örnek sırası Evet gösterir/hiçbir yanıt parametrik PT belirlemek için kullanılır.

Table 2
Tablo 2: stimülasyon mevcut seviyeleri. Stimülasyon mA geçerli değerlerini (% 200 PT) her darbe genişliği için (n = 15).

Table 3
Tablo 3: PT, stimülasyon geçerli ve önerilen stimülasyon parametrelerin değerleri acı. Stimülasyon mA geçerli değerlerini (% 200 PT) her darbe genişliği için (n = 25).

Supplemental File Figure
Ek dosya: Freeware bu protokol için kullanılan GUI. Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.

Discussion

Bütün roman yöntemleri olduğu gibi açıklanan adımları taVNS güvenli yönetiminde kritik öneme sahiptir. Son endişe sadece taVNS uygun tarama, ama da için uyarılması sırasında konular izleme yoluyla rahatsızlık önce azaltıcı riskleri, ağrı ya da istenmeyen olaylar içeren konu güvenliğidir. Burada taVNS yönetmek için üç en önemli husus vardır. TaVNS için kontrendikasyonlar - eleme kontrendikasyonlar aşağıdaki gibidir: herhangi bir geçerli veya son tarih kardiyovasküler hastalıklar, cilt bakımı ya da kulak ağrısı, son kulak travma, metal boyun seviyesinden implantları. Uygun konu cilt kursları alkol ile cilt yüzeyinden herhangi bir yüzey yağlar, kir veya makyaj çıkarmadan elektrotlar iletkenlik ile yardımcı olur, uyarıcı sürücü için gerekli stimülasyon gerilim azaltır ve sonuçta daha fazla sonuç tolere edilebilir ve güvenli dürtme oturum. Bir uyarıcı ve düşük çıktı Transkraniyal elektrik stimülasyon (LOTES) yönergeleri32toplantı elektrotları kullanmak için teşvik edilir. LOTES baş uyarılması için inşa elektrik uyarıcılar için yönergeler ve endüstri standartları setleri ve boyun ve bu gruplar kendi sistemlerini oluşturmadan önce bu belgeyi okumak için teşvik. Bu ya bir FDA onaylı eklenti Stimülatörü kullanmak için tavsiye edilir (bkz. Tablo reçetesi) veya alçak gerilim (< 50 V), akülü, sürekli güncel uyarıcı uygun güvenlik önlemleri bu mevcut istenmeyen fazla teslimat önlemek için yerleşik ile stimülasyon siteye. Elektrotlar imal ve taVNS özel kullanım için monte emin olun. Özelleştirilmiş sistemler laboratuarı yapımı kullandıysanız geçerli üretim ve mühendislik kuralları referans olarak takip sağlamak.

Bir göz taVNS için sürekli geçerli Stimülatörü gerilim çıktısı Cilt direnci aşmak ve mevcut uyarılması için gerekli teslim sağlamaktır. Ohm Kanunu (V = IR) akım (ı) ve cilt direnç (R) arasındaki ilişkiyi gösterir. En az 20 V masa üstü Stimülatörü yeterince güçlü bir sistem önlemek için önerilir. Kafa derisi veya çevre üretilen ısı iletken Yapıştır düşebilir. Bu durum ortaya çıkarsa, bu stimülasyon durdurmak ve deri yeniden hazırlık için tavsiye edilir ve iletken elektrot ile yeni yapıştırın.

Büyük parametre alan taVNS bir kısıtlamasıdır. Hangisinin daha önemli olduğuna dair bilinmeyen — darbe genişliği veya frekans. Bir eksik verileri, bu tür sorulara yanıt veren son taVNS denemeler. Çeşitli davranışsal etkileri darbe genişlikleri, frekansları ve stimülasyon akımları13,33,34,35,36,37çeşitli elde edilen, 38,39.

Şu anda, bu 500 µs en biyolojik olarak aktif9olmak genişlik darbe önerilmektedir. Frekans ile ilgili olarak, bu 25 Hz etkili bir frekans olduğunu her ne kadar geçerli kanıtlanmıştır soruşturmalar daha yüksek frekanslar gibi en uygun (> 25 Hz), bilateral stimülasyon (sol ve sağ kulağı) ve araştırma veri bloğu paradigmalar yürütülüyor. Stimülasyon, alternatif uyarılma siteleri ve görev döngüsü optimizasyonu farklı parametreleri keşfetmek çalışmalar ilerlemek ve taVNS yöntem geliştirmek için ihtiyaç vardır.

taVNS geleneksel VNS gelecek vaat eden bir non-invaziv alternatiftir. taVNS bir ucuz sağlar (< gösterdiği deneysel kurulumunda, 5.000 $ maliyet yoğun olarak kullanılan uyarıcı türüne bağımlı) ve çeşitli üzerinde VNS kullanımı keşfetmek hayvan modellerinde olumlu bulgular çevirmek için kullanılan basit Yöntem bozuklukları, noninvazif otonom sinir sistemi, modüle ve potansiyel olarak küçültülmüş ve nöropsikiyatrik ve diğer hastalıkların tedavisi için evde neuromodulation için optimize edilmiştir.

TaVNS gelecekteki potansiyel ve olası uygulamalar geniş. depresyon ve epilepsi, geri yüklemek veya davranış40/ öğrenme hızlandırmak eğitim taVNS eşleştirilmiş rehabilitasyon inflamatuar yanıt azaltmak gibi taVNS Nöropsikiyatrik bozukluklar için umut verici bir ek veya tek başına tedavi olarak hizmet verebilir 41 , 42ve potansiyel olarak performansını ve otonomik fonksiyon8,10geliştirmek için kullanılabilir.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu yayında bildirilen araştırma ulusal kurumları, Sağlık Ulusal Merkezi, Neuromodulation rehabilitasyon, tıbbi University of South Carolina için ödüllendirildi NIH/NICHD Grant numarası P2CHD086844 için fon tarafından desteklenmiştir. İçeriği sadece yazarların sorumluluğunda ve mutlaka NIH veya NICHD resmi görüşlerini temsil etmemektedir.

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

Neuroscience sayı 143 taVNS tVNS VNS transkütanöz kulak çevresi Vagus sinir stimülasyonu vagus sinir stimülasyonu kulak stimülasyon
Laboratuvar Yönetimi, transkütanöz kulak çevresi Vagus sinir stimülasyonu (taVNS): teknik, hedefleme ve dikkat edilmesi gereken noktalar
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