Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Tekniği, potansiyel hedefleri ve uygun yönetim Transkutanöz kulak çevresi vagus sinir stimülasyonu (taVNS) insan kulağının üzerinde metodolojik açıklamasını açıklanmıştır.
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.
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.
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
2. kulak hedefleme ve hazırlık cilt
3. elektrodu hazırlanması ve yerleştirme
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.
5. teslim stimülasyon
6.-den sonra taVNS
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 .
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.
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.
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.
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.
Şekil 5 : Ekran görüntüsü uyarılması için kullanılan GUI. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
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.
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.
Tablo 1: algısal eşik (PT) belirlemek nasıl örnek. Bu tablo bir örnek sırası Evet gösterir/hiçbir yanıt parametrik PT belirlemek için kullanılır.
Tablo 2: stimülasyon mevcut seviyeleri. Stimülasyon mA geçerli değerlerini (% 200 PT) her darbe genişliği için (n = 15).
Tablo 3: PT, stimülasyon geçerli ve önerilen stimülasyon parametrelerin değerleri acı. Stimülasyon mA geçerli değerlerini (% 200 PT) her darbe genişliği için (n = 25).
Ek dosya: Freeware bu protokol için kullanılan GUI. Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
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.
Yazarlar ifşa gerek yok.
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.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır