Method Article
* Эти авторы внесли равный вклад
Описан методологическое описание техники, потенциальных целей и надлежащего отправления чрескожной аурикулярных вагуса (taVNS) на человеческое ухо.
Неинвазивная вагуса (ВНС) может осуществляться через роман, новые neuromodulatory метод, известный как чрескожной аурикулярных вагуса (taVNS). В отличие от cervically имплантированных ВНС taVNS является недорогой и нехирургических метод, используемый для модулировать блуждающего системы. taVNS является привлекательным, поскольку он позволяет для быстрого перевода базовых исследований ВНС и служит безопасным, недорогим и портативный нейростимуляция системы для будущего лечения заболеваний центральной и периферической. Справочная информация и обоснование taVNS описано, наряду с электрические и параметрические соображения, надлежащего уха ориентации и крепления электродов стимуляции, индивидуального дозирования через определение порога восприятия (PT), и безопасно Администрация taVNS.
Черепной нерв X, более известный как блуждающего нерва, является большой нерв тракта, что происходит в ствол головного мозга и центральной нервной системы: путешествия по всей периферии, ориентация всех основных органов в грудной клетки и живота (рис. 1)1. Стимуляция блуждающего нерва (ВНС) включает в себя хирургической имплантации биполярных электродов вокруг левой шейки ветви блуждающего нерва. Электрические импульсы передаются блуждающего нерва через хирургически имплантированных в груди2имплантированных импульсов (IPG). Хотя ВНС, в настоящее время УЛХ утвержденных для эпилепсии, тугоплавкие депрессии и хроническим ожирением, он является дорогостоящей процедурой, требующей посещения больницы и хирургии. Долгосрочная безопасность ВНС хорошо отлажена, и большинство из соображений безопасности связи текущей интенсивности связаны побочные эффекты (хриплый голос, боль в горле) без серьезных побочных эффектов, связанных с стимуляции за последние 25 лет его клинического применения3 .
Недавно неинвазивный форма ВНС, известный как чрескожной аурикулярных вагуса (taVNS) стало4. taVNS обеспечивает электрической стимуляции в ветвь аурикулярных блуждающего нерва (ABVN), легко доступны целевой объект, который иннервирует человеческого уха5. В течение последнего десятилетия, несколько групп продемонстрировали безопасность и переносимость этого метода6,7,8, включая Центральной и периферической нервной системы эффекты9,10, и поведенческие эффекты7,11,12,13 в психоневрологические населения. taVNS также изучается в отдельных лиц как перспективный усилитель когнитивной14,15 и социального функционирования16,17,18. Как стать установлено taVNS, он предлагает возможность для исследователей и клиницистов быстро перевести перспективных исследований ВНС, описанному в различных расстройств, начиная от неврологические и психические травмы,19, 20 , 21, наркомании22, воспаление23и шум в ушах24,25.
В принципе taVNS методологически похож на условно управляемых чрескожной электрической нерва стимуляции (TENS) используется для лечения боли в опорно-двигательного расстройства26. Разница состоит в том что taVNS доставляется в конкретные анатомические вкладыши целей, которые считаются иннервируются ABVN5. Поле по-прежнему является определение оптимальной стимуляции целей27, хотя два наиболее распространенных мест размещения на передней стенке в наружный ушной канал (козелка) и раковин cymba. Шам стимуляции может проводиться путем стимулирования мочку уха уха, площадью считает иметь минимальный ABVN иннервации (рис. 2). Кроме того притворство могут быть доставлены через метод пассивного контроля в котором Электроды прикрепляются к активных сайтов, но не стимуляции доставляется. Параметры стимуляции могут различаться между группами, однако по данным литературы, стимуляции доставляется в пульсирующего моды (импульса: 250 – 500 МКС, частота: 10-25 Гц) и доставлены в индивидуальный постоянного тока (< 5 мА). Стимуляция текущего варьируется в зависимости от индивидуальных и экспериментальный протокол, со многими группами, изучение различных интенсивностей в зависимости от индивидуального восприятия порога (PT). PT определяется как минимальное количество текущих, вызывая ощущение воспринимается на целевом сайте и обычно определяется через параметрические оценки индивидуальных последовательное тестирование (ПЕШТ) программного обеспечения, описанные в настоящем докладе.
taVNS является безопасный метод, который может быть введен в лаборатории или клинических условиях. Побочные эффекты taVNS являются минимальными, с раздражения кожи или покраснение, будучи наиболее распространенным побочным эффектом. Большинство исследований taVNS изучить стимуляции левого уха, как это считается безопасным, хотя данные в большое испытание (Бадран et al. 2018) показывают, что правосторонняя стимуляции имеет никакого увеличения риска неблагоприятных событий. Благодаря богатству литературы в односторонних левой стимуляции мы проиллюстрируем типичный taVNS установка для лабораторных исследований, изучения использования левосторонней taVNS как вмешательство.
Этот экспериментальный протокол иллюстрирует типичный taVNS настройки для использования в лаборатории или клинические установки в которой мы нацелены на стимулирование передней стенки слухового канала (козелка) в лежачем положении с диаметром 8 мм круглый металлический электрод. Эти методы можно имитировать для альтернативного лечения активных сайтов, просто изменив положение электрода к cymba Конча. Все методы и процедуры были IRB утвержденных на человека исследований защиты программы (HRPP) в колледж города Нью-Йорк.
1. материалы
2. ухо ориентации и подготовки кожи
3. электрод подготовка и размещение
4. Определение порога восприятия (PT)
Примечание: Порог восприятия имеет критическое значение, используемое для определения мощности taVNS стимуляции. Это значение определяется как минимальное количество электроэнергии необходимо воспринимать электрической стимуляции на коже, как покалывание или покалывание ощущения.
5. Доставка стимуляции
6. После taVNS
Когда проводится подготовка кожи, восприятия порогов обратно коррелирует с ширина импульса стимуляции. Как ширина импульса увеличивается, порог восприятия уменьшается (рис. 7). Первоначальные исследования этой группой изучения воздействия импульса на PT здоровых лиц (совещание критериев включения/исключения, перечисленные выше), определил, что Объединенные общей (n = 15, 7 женщин, средний возраст 26,5 ± 4.99) PT в 100 МКС = 3.92 ± 1.1 мА; 200 μs = 2,24 мА ± 0,74; 500 МКС = 1,24 мА ± 0.41. Эти пороговые значения показывают, что постоянный текущий стимулятором мощностью доставки до 5 мА тока требуется для стимуляции параметров Ширина импульса 500 МКС, и минимум 10 мА стимулятором требуется меньше ширины импульса (Таблица 2). Тонкой настройки текущего требуется, с шагом 0,1 мА необходимы для точного стимуляции.
Доставку стимуляции на 200% PT терпимым и сравнительно безболезненно, как свидетельствует боль численного рейтинг весы (NRS) весы9,30. Шкала ЯРБ является система рейтинга для боль от 0-10 в котором лиц сообщать боль или дискомфорт,29. Как активных, так и Шам стимуляции аналогичным образом оценить уровни болями (NRS < 3 для всех ширины импульса стимуляции. Говоря более конкретно, биологически активные импульса 500 МКС доставлено 25 Гц сообщается в среднем оценить как активный = 1,98 ± 0,83, Шам = 2.17 ± 1.27 (n = 25, 9 женщин, средний возраст 25.16 ± 4.16 лет) (Таблица 3). Номинальности боли для других параметров не более болезненным, чем параметр 25 Гц и подробности можно найти в предыдущие работы группы30.
Безопасность и переносимость 30 мин до 1 часа сессий на 20 – 50% рабочий цикл широко сообщалось в литературе с некоторых исследований, обеспечивая несколько сеансов в том же день распространения 12 – 15 ч врозь12,31. Без серьезных побочных эффектов были зарегистрированы от 60 субъектов, участвующих в нескольких серий экспериментов с субъектов, участвующих от 1 до 8 повторных посещений распространения как минимум 24 часов.
taVNS, при приеме внутрь как сообщалось в этой рукописи, была продемонстрировала модулировать вегетативной нервной системы, вызывают изменения деятельности функциональных мозга как измеряется МР-томографию BOLD и на экспериментальной основе для лечения нервно-психических расстройств и помощь в реабилитации .
Рисунок 1 : Эфферентная прогнозы блуждающего нерва и сечение. (A) эфферентной прогнозы целевого блуждающего нерва, каждый основной орган на теле с широким воздействия на телесные функции (B) сечение блуждающего нерва, демонстрируя внутри Анатомия нерва как серию связки нервов всех содержащихся в рамках одной основной путь. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2 : taVNS ухо целей. Ориентация ABVN может быть достигнуто путем стимулирования передней стенки наружного уха канал, landmarked особенно на козелок (A1), или cymba раковин (A2). Шам стимуляции осуществляется по мочку уха (S). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3 : Ключевые компоненты. Минимальный требуемый компоненты для надлежащего отправления taVNS являются следующие (A) электроды стимуляции уха, проводящего геля (B) и алкоголя подготовительной прокладки, (C) компьютер может отправлять и получать TTL импульсов на (D ) Постоянный текущий стимулятором для стимуляции. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4 : Пример установки. Эта фотография показывает отдельные принимающие taVNS левого уха в позиции для прохождения экспериментальных парадигмы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5 : Скриншот графического интерфейса используется для стимуляции. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 6 : Электрическая стимуляция манипуляции сигнала. Электрического тока прямой квадратные волны могут быть доставлены на различных параметров. Эта цифра показывает ключевые свойства сигнала, который может быть изменен для того, чтобы добиться желаемого биологических эффектов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 7 : Восприятия пороговые значения на увеличение ширины импульса. Как ширина импульса увеличивается, уменьшается порога восприятия (PT). Большинство здоровых людей будет иметь PT в течение 2 стандартных отклонения (SD) эти значения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Таблица 1: пример того, как для определения порога восприятия (PT). Эта таблица показывает пример последовательности да/нет ответов позволяет параметрически определить PT.
Таблица 2: текущие уровни стимуляции. Значения стимуляции тока в мА (200% PT) для каждого импульса (n = 15).
Таблица 3: PT, стимуляции тока и боль значения для параметров предложил стимуляции. Значения стимуляции тока в мА (200% PT) для каждого импульса (n = 25).
Дополнительный файл: Freeware GUI, используемые в настоящем Протоколе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Как и все новые формы все описанные меры имеют решающее значение для безопасного управления taVNS. Конечная обеспокоенность вызывает вопрос безопасности, который включает в себя не только снижения рисков до taVNS через надлежащей проверки, но также мониторинг предметы во время стимуляции для дискомфорт, боль или неблагоприятные события. Ниже приведены три наиболее важным соображением для управляющей taVNS. Скрининг на taVNS противопоказания - противопоказания являются следующие: любых текущих или прошлых истории сердечно-сосудистых заболеваний, лица или уха боль, недавние травмы уха, металлических имплантатов выше уровня шеи. Для подготовки надлежащего субъекта кожи удаление любой поверхности масла, грязь или макияж от поверхности кожи с алкоголем помогает с проводимостью электродами, уменьшает напряжения стимуляции, необходимые для привода стимулятор и в конечном итоге приводит к более сеанс стимуляции терпимым и безопасной. Рекомендуется использовать стимулятором и электродов, встреча низкий выход транскраниальной электрической стимуляции (ЛОТЕС) руководящие принципы32. ЛОТЕС устанавливает руководящие принципы и отраслевых стандартов для электрических стимуляторов, которые строятся для стимуляции головы и шеи и это предлагается для групп, чтобы читать этот документ перед началом строительства их собственных систем. Рекомендуется использовать либо плагин стимулятор FDA очищается (см. Таблицу материалы), или низкого напряжения (< 50 V), аккумуляторный, постоянный текущий стимулятор с мерами безопасности, встроенный во избежание непреднамеренных чрезмерной доставки тока на сайте стимуляции. Убедитесь, что электроды изготовлены и собраны для использования в taVNS. Убедитесь, что текущее производство и инжиниринг руководящие принципы соблюдаются как ссылка если сделал лаборатории заказной системы используются.
Одно соображение для taVNS является обеспечить выход напряжения постоянного текущего стимулятор может преодолеть сопротивление кожи и доставить тока, необходимые для стимуляции. Закон Ома (V = IR) демонстрирует отношения между ток (I) и сопротивления (R) кожи. Избежание недостаточна системы рекомендуется минимум 20 V настольная стимулятором. Тепла из головы или окружающей среды может привести к снижению проводящих пасты. Если это происходит, рекомендуется остановить стимуляцию и повторно подготовьте кожу и электроды с новым проводящих вставить.
Ограничение taVNS это огромный параметра пространство. Неизвестно, о том, что более важно — ширина импульса или частоты. Существует не хватает данных в недавних исследованиях taVNS, которые ответить на такие вопросы. Различные поведенческие эффекты являются производными от различных ширины импульса, частоты и стимуляции токов13,33,34,,3536,37, 38,39.
В настоящее время предполагается, что 500 МКС импульса чтобы быть наиболее биологически активные9. Относительно частоты, было продемонстрировано, что 25 Гц является эффективной частоте, хотя текущие расследования оптимального таких высоких частот (> 25 Гц), двусторонние стимуляции (левый и правый уши), и исследовано всплеск парадигмы проводятся. Необходимы исследования, изучения различных параметров стимуляции, стимуляция альтернативных сайтов и обязанность цикла оптимизации для продвижения и усовершенствовать метод taVNS.
taVNS является перспективным неинвазивной альтернативой обычных ВНС. taVNS предоставляет недорогой (<$ 5000 в продемонстрировали экспериментальной установки, стоимость зависит от типа стимулятор используется) и простой метод, который может быть использован для перевода положительных результатов в изучении возможностей использования ВНС на различных моделях животных расстройств, неинвазивно модулировать вегетативной нервной системы и потенциально миниатюрных и оптимизирован для домашнего neuromodulation для лечения психоневрологических и других расстройств.
Будущий потенциал и возможности применения taVNS огромны. taVNS может служить перспективным дополнением или автономные лечения психоневрологических расстройств, такие, как депрессия и эпилепсии, taVNS в паре реабилитации, обучения для восстановления или ускорить изучение поведения40, уменьшения воспалительной реакции 41 , 42и потенциально могут быть использованы для повышения производительности и вегетативные функции8,10.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Исследования в этой публикации было поддержано финансирование от национальных институтов из здравоохранения Национальный центр по Neuromodulation для реабилитации, P2CHD086844 номер гранта NIH/NICHD, который был удостоен в медицинский университет Южной Каролины. Содержание являются исключительно ответственности авторов и не обязательно отражают официальную точку зрения низ или NICHD.
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены