Name: laboratory administration of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (tavns): technique, targeting, and considerations
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Duration: 6 min 31 s
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Forschung berichtet in dieser Publikation wurde unterstützt durch die Finanzierung von der nationalen Institute der Gesundheit nationalen Zentrum der Neuromodulation für Rehabilitation, NIH/NICHD Grant Anzahl P2CHD086844, die auf Medical University of South Carolina erhielt. Die Inhalte sind ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und repräsentieren nicht unbedingt die offizielle Meinung der NIH oder NICHD.

Dieses experimentelle Protokoll zeigt eine typische TaVNS-Set-up für den Einsatz in einem Labor oder klinischen Einstellung in denen wir gezielt anregend die vordere Wand des äußeren Gehörgangs (Tragus) in eine gleichgültige Haltung mit einem Durchmesser von 8mm Runde Metall-Elektrode. Diese Methoden können für aktive Behandlungsalternative Websites nachgeahmt werden, indem Sie einfach Elektrodenposition Cymba Concha. Alle Methoden und Verfahren wurden IRB genehmigt von der menschlichen Forschung Schutz Programm (HRPP) am City College New York.
(1) Materialien
<ol><li>Sicherstellen Sie, dass alle benötigten Materialien für TaVNS verwalten (Abbildung 3) vorbereitet werden. Der TaVNS-Stimulator möglicherweise entweder ein batteriebetriebenes Gerät, die örtlichen Sicherheitsbestimmungen erfüllt oder angetrieben aus einer herkömmlichen Steckdose mit integrierten Sicherheitsmechanismen, die unbeabsichtigte Überspannungen zu verhindern. Ein ständig aktuellen (aktuell gesteuert) Stimulator mit einer maximalen Leistung von 5 mA ist erforderlich.</li>
	<li>Für TaVNS, Verwendung Stimulation Elektroden machte eine Runde leitfähigen Metall (Zinn, Ag/AgCl, Gold) kombiniert mit einem leitfähigen Medium wie Elektrolyt-Gel oder Leitpaste (siehe Tabelle der Materialien). Alternativ können Sie leitfähige Elektroden mit flexiblen leitfähige Kohlenstoffelektroden und leitendes Gel, das möglicherweise oder möglicherweise nicht Kleber gemacht. Stellen Sie niemals Elektroden direkt auf der Haut ohne ein leitfähiges Medium, da dies unnötige Risiken für die Teilnehmer darstellen und dazu führen, Beschwerden oder Schmerzen dass kann.</li>
	<li>Verwendung Computer mit Skript-Software (siehe Tabelle der Materialien), programmiert und zur Eindämmung des Stimulators und Stimulation mit bestimmten Parametern starten. Diese Parameter umfassen Pulsbreite (μs), Frequenz (Hz), Stromstärke (mA), Einschaltdauer (ein-/Ausschaltzeit, s), Dauer (min.).</li>
	<li>Verwenden Sie Vorbereitung Alkoholtupfer (70 % Isopropylalkohol) auf die Hautoberfläche bereiten Sie vor dem Anbringen der Elektroden an das Ohr. Diese Oberfläche Öle von der Hautoberfläche entfernt und reduziert den Widerstand der Haut, Gewährleistung Stimulation ist mit sicheren Leistung abgegeben.</li>
</ol>(2) Ohr Targeting und Vorbereitung der Haut
<ol><li>Verwenden Sie die folgenden allgemeinen Einschlusskriterien für die Durchführung von TaVNS in der Forschung: Alter 18-70, keine Gesichts- oder Ohr Schmerzen, keine jüngsten Ohr Trauma, keine metallischen Implantaten einschließlich Herzschrittmacher, nicht schwanger.</li>
	<li>In den Experimenten mit gesunden Teilnehmern in einer Laborumgebung, verwenden Sie die folgende Ausschlusskriterien: persönliche oder familiäre Geschichte der Beschlagnahme, Stimmung oder Herz-Kreislauf-Störungen, Abhängigkeit von Alkohol oder den letzten Konsum illegaler Drogen, auf einer pharmakologischen Agenten bekannt, Beschlagnahme Risiko zu erhöhen.</li>
	<li>Platz für die Teilnehmer auf ein bequemes Bett oder Stuhl in der Rückenlage oder andere entspannte Lage mit erhöhten Beinen und Kopf unterstützt.</li>
	<li>Inspizieren Sie das linke Ohr des Teilnehmers. Stellen Sie sicher, kein Schmuck ist befestigt und alle Make-up und Lotion entfernt. Bestätigen Sie, dass es gibt keine hautverwandt Kontraindikationen am Standort der Stimulation, einschließlich Sonnenbrand, Kürzungen, Verletzungen, offene Wunden.</li>
	<li>Finden Sie die Stimulation Ziel, denkmalgeschützte von der vorderen Wand des äußeren Gehörgangs extern durch den Tragus zu finden. Stimulation wird auf den Teil des Gehörgangs direkt hinter den Tragus (Abbildung 4) abgegeben werden.</li>
	<li>Verwenden Sie eine Prep Alkoholtupfer sanft die Ziel-Website, sowohl intern als auch extern, schrubben, um zu verringern Hautwiderstand und Leitfähigkeit zu erhöhen.</li>
</ol>(3) Elektrode Vorbereitung und Platzierung
<ol><li>Wenn nicht-Einweg-Elektroden verwenden, überprüfen Sie Elektroden sauber, dafür korrosionsfreie Oberfläche ausgesetzt ist. Stellen Sie sicher, dass Elektroden desinfiziert werden, um die Ausbreitung von Bakterien zwischen Subjekten. Dies kann mit Alkohol oder Sterilisation Tücher um die Elektroden zu scheuern. Wenn Einweg-Elektroden verwenden, überspringen Sie Schritt 3.2.</li>
	<li>Eine dünne Schicht an der Oberfläche der Elektrode Leitpaste gleichmäßig verteilt. Dadurch wird Strom auf die Stimulation Website verteilt. Für eine 8 mm Durchmesser Runde Elektrode, eine erbsengroße Menge Paste reicht. Verteilen Sie die Paste mit einem engen hölzernen Applikator, eine dünne Schicht bilden < 1 mm Paste auf beide Elektroden.</li>
	<li>Elektrodenkabel mit der Stimulation Gerät verbinden, während das Gerät ausgeschaltet ist, und überprüfen Sie die Polarität der Elektroden (rot/Positive Elektrode: Anode, schwarz/Negative Elektrode: Kathode). Dies ist ein wichtiges Detail als targeting bestimmten Polarität ist — die Anode (rot/Positive terminal) ist die Elektrode in den Gehörgang platziert und Ausrichtung der vorderen Wand des äußeren Gehörgangs. Die Kathode (schwarz/negativ Terminal) sitzt auf der Außenseite des Ohres an den Tragus befestigt. Für Schein-Stimulation befindet sich die Anode auf der vorderen Seite des Ohres.</li>
	<li>Die Frühling-Elektrode auf den Tragus mit der Anode die Kontaktaufnahme mit der vorderen Wand des äußeren Gehörgang und der Kathode, die Kontaktaufnahme mit den vorderen Teil der Tragus-Clip. Hinweis: Wenn Schein-Stimulation zu dirigieren, clip der Elektrode auf das Ohrläppchen (aktive Steuerung). Alternativ kann Schwindel Stimulation durch Stimulation Clips zur aktiven Seite anfügen und liefern keinen Strom (passive Steuerung) geliefert werden.</li>
	<li>Als Themen der Druck der Elektroden an sein Ohr abgeschnitten fühlen werden, sicherzustellen Sie, dass dieser Druck nicht unangenehm oder störend auf regionalen Blutfluss wie blasse weiße Haut beim Clip oder körperliche Schmerzen spürte durch den Gegenstand belegen ist. Bestimmen Sie nach diesem Zeitpunkt Wahrnehmungs-Schwelle (PT), die in den nächsten Verfahrensschritt beschrieben wird.</li>
</ol>4. Festlegung der Wahrnehmungs-Schwelle (PT)
Hinweis: Wahrnehmungs-Schwelle ist ein kritischer Wert verwendet, um die Leistung der TaVNS Stimulation bestimmen. Dieser Wert wird definiert als die minimale Menge an Strom benötigt, um elektrische Stimulation auf die Haut beschrieben als ein Stich oder prickelndes Gefühl wahrnehmen.
<ol><li>Bestimmen Sie mithilfe einer einfachen step-up und Step-Down binäre parametrische Suche PT. Zuerst schalten Sie den Stimulator und setzen den Ausgang auf 3 mA. Liefern einen 1 zweiten Zug der TaVNS Stimulation auf gewünschte Impulsbreite (in der Regel 250 – 500 μs) und Frequenz (25 Hz, kann je nach Anwendung variieren).</li>
	<li>
Fragen Sie zum Thema, ob fühlten sich die Stimulation. Empfindung wird im Allgemeinen als "kitzeln" oder "stechen" Gefühl berichtet.
	<ol>
<li>Wenn ja, Reizintensität um 50 % reduzieren Sie, und wiederholen Sie Schritt 4.2. Falls nein, erhöhen Sie Reizintensität um 50 % zu, und wiederholen Sie Schritt 4.2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Wiederholen Sie den Vorgang in Schritt 4.2 bis Aufnahme mindestens 4 "Ja" Antworten in dem beschriebenen 4th ja Antwort kommt nach ein Nein. Die Intensität (in mA) des PT wird der Wert an dem Gegenstand ihrer vierten ja sagt Reaktion auf.</li>
	<li>Verwendung der Beispiel PT Schwelle Feststellung ist in Tabelle 1 PT-Bestimmung bei aufgeführt.</li>
</ol>5. Bereitstellung von Stimulation
<ol><li>Sobald das Thema bequem Stimulation Elektroden mit ordnungsgemäß angeschlossen an das gewünschte Ziel und die Wahrnehmung mit der gewünschten Impulsbreite und Frequenz festgelegten Schwellenwert ist, beginnen Sie die Stimulation.</li>
	<li>
Verwenden Sie ein Daten-Aufnahmeeinheit (DAQ) zur Stimulation Antriebssystem ein Computer einen Impuls erzeugen GUI (z. B. StimDesigner, Freeware mit dieser Handschrift enthalten) verbunden. Die Software sollte als programmierbare Einstellungen (Abbildung 5) TTL Impulse ausgegeben. Die TTL-Impulse werden über einen BNC-Kabel mit dem Stimulator "Trigger" Port gesendet. Diese Schnittstelle Software/Stimulator Schnittstelle ermöglicht Modulation der Frequenz, Tastverhältnis (ein/aus-Zeit) und Dauer (Abbildung 6). Die GUI verwendet wird als eine kostenlose, Open-Source-Ressource mit diesem Manuskript angehängt.
	<ol>
<li>Sicherstellen Sie, dass die Stimulation am Super-Schwellenwerte, z. B. 200 % PT8,9abgegeben wird. Zum Beispiel, wenn die PT eingestuft wurde 0,8 mA, Stimulation erfolgt bei 1,6 mA.</li>
		<li>Stellen Sie sicher, dass die Richtlinien für Tastverhältnisse eingehalten werden, wenn Sie lange Stimulationssitzungen durchführen. Typische Arbeitszyklen haben 30 – 60 s "on" Perioden und 60 – 120 s "off" Perioden oder 20 – 50 % Einschaltdauer.</li>
		<li>Variieren Sie die Länge des Stimulationssitzung (Gesamtzeit). Studien deuten darauf hin, dass 30-60 min Stimulationssitzungen bei einer Einschaltdauer von 25 % ist sicher und frei von akuten Nebenwirkungen oder unerwünschte Ereignisse. Diese Sitzungen können sicher mit 12 – 24 h zwischen den Sitzungen wiederholt werden. Hinweis: TaVNS Sicherheit ist unklar, über einen längeren Zeitraum Stimulationssitzungen, größeren Prozentsatz Einschaltdauer (> 40 %), Paradigmen und höhere Stimulation aktuelle Dosen beschleunigt.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. nach taVNS
<ol><li>Nach Abschluss Anregung nehmen Sie objektive Daten über die Stimulation Beschwerden und Nebenwirkungen auf. Obwohl TaVNS, wie implantierbare VNS Sicherheit sorgen8,28, überwachen und aufzeichnen Empfindung, Beschwerden und unerwünschten Ereignisse auf eine Bewertung von 0 – 1029begrenzt ist.</li>
	<li>Entfernen Sie die Stimulationselektrode aus dem Ohr und saubere restliche Leitpaste aus das Thema Ohr mit einem Alkoholtupfer Prep.</li>
	<li>Verwenden Sie Alkohol reinigen und desinfizieren der Stimulationselektrode sofort auf das Thema Ohr entfernt.</li>
	<li>Inspizieren Sie das Ohr für Rötungen oder Reizungen am Standort Stimulation zu und notieren Sie alle Beobachtungen.</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Wie bei allen neuen Modalitäten sind die beschriebenen Schritte in die sichere Verwaltung der TaVNS entscheidend. Ultimative Anliegen ist die Sicherheit der Prüfungsteilnehmer, umfasst nicht nur mildernden Risiken vor TaVNS über richtigen Screening, aber auch Überwachung Themen während der Stimulation für Beschwerden, Schmerzen oder Nebenwirkungen. Hier sind die drei wichtigste Überlegung für die Verwaltung von TaVNS. Screening für TaVNS Kontraindikationen - Kontraindikationen sind wie folgt: jede aktuelle oder vergangene Geschichte der Herz-Kreislauf-Störungen, Gesichts- oder Ohr Schmerzen, den letzten Ohr Trauma, Metall-Implantate über dem Niveau des Halses. Für richtige Thema Vorbereitung der Haut entfernen jede Oberfläche Öle, Schmutz oder Make-up von der Oberfläche der Haut mit Alkohol hilft bei der Leitfähigkeit der Elektroden, reduziert Stimulation Spannung erforderlich, um den Stimulator fahren und führt letztlich zu mehr erträglich und sichere Stimulationssitzung. Es wird empfohlen, ein Stimulator und Elektroden Sitzung Low Output transkranielle elektrische Stimulation (LOTES) Richtlinien32einzusetzen. LOTES setzt Richtlinien und Industriestandards für elektrische Stimulatoren, die für die Stimulation des Kopfes basieren und Hals, und es wird empfohlen, für Gruppen, dieses Dokument zu lesen, bevor Sie erstellen ihre eigenen Systeme. Es wird empfohlen, entweder eine FDA-Zulassung-, Plug-in-Stimulator zu gebrauchen (siehe Tabelle der Materialien), oder eine niedrige Spannung (< 50 V), batteriebetrieben, ständige aktuelle Stimulator mit geeigneten Sicherheitsmaßnahmen eingebaut, um unbeabsichtigte Überlieferung des Stromes zu vermeiden auf der Website der Stimulation. Sicherstellen Sie, dass die Elektroden hergestellt und montiert für den speziellen Einsatz in TaVNS. Stellen Sie sicher, dass die aktuelle Produktion und engineering-Richtlinien als Referenz befolgt werden, wenn Lab gemacht kundenspezifische Systeme verwendet werden.
Eine Überlegung für TaVNS soll sicherstellen, dass die Ausgangsspannung konstant aktuelle Stimulator kann den Widerstand der Haut zu überwinden und liefern den Strom für die Stimulation erforderlich. Ohmsche Gesetz (V = IR) zeigt die Beziehung zwischen Strom (I) und Hautwiderstand (R). Ein Minimum von 20 V Tabletop Stimulator wird empfohlen, eine untermotorisiert System zu vermeiden. Aus der Kopfhaut oder Umgebung erzeugte Wärme kann die Leitpaste verschlechtern. In diesem Fall es wird empfohlen, Anregung zu stoppen und wieder prep Haut und Elektroden mit neuen leitenden einfügen.
Eine Einschränkung des TaVNS ist die überwiegende Parameterraum. Es ist unklar, was wichtiger ist – die Impulsbreite oder Frequenz. Es gibt eine fehlenden Daten in den letzten TaVNS Studien, die solche Fragen zu beantworten. Die verschiedenen Auswirkungen auf das Verhalten ergeben sich aus einer Vielzahl von Impulsbreiten, Frequenzen und Stimulation Strömungen13,33,34,35,36,37, 38,39.
Zu diesem Zeitpunkt wird vorgeschlagen, die 500 µs Breite, um die biologisch aktiven9Puls. In Bezug auf Frequenz, es wurde nachgewiesen, dass 25 Hz eine effektive Frequenz ist, obwohl aktuelle Untersuchungen zu optimalen wie höhere Frequenzen (> 25 Hz), bilaterale Stimulation (linken und rechten Ohr) und Prüfpräparate platzen Paradigmen sind durchgeführt werden. Studien erforschen verschiedene Parameter der Stimulation, alternative Stimulation Websites und Duty-Cycle-Optimierung sind notwendig, zu fördern und die TaVNS-Methode zu verfeinern.
TaVNS ist eine nicht-invasive Alternative zum konventionellen VNS. TaVNS bietet eine preiswerte (<$ 5.000 in der nachgewiesenen Versuchsaufbau Kosten stark abhängig von der Art der Stimulator verwendet) und einfache Methode, die verwendet werden, um positive Ergebnisse in Tiermodellen, die Verwendung von VNS zu erkunden, auf einer Vielzahl von übersetzen Störungen, nicht-invasiv modulieren das vegetative Nervensystem und potenziell miniaturisiert und optimiert für at-Home Neuromodulation zur Behandlung von neuropsychiatrischen und anderen Erkrankungen.
Die zukünftige potenzielle und Einsatzmöglichkeiten des TaVNS sind enorm. TaVNS dienen als eine viel versprechende Ergänzung oder eigenständige Behandlung bei neuropsychiatrischen Störungen wie Depressionen und Epilepsie, TaVNS gepaart Reha training zur Wiederherstellung oder beschleunigen, Erlernen eines Verhalten40Entzündungsreaktion verringern 41 , 42, und kann möglicherweise zur Verbesserung der Leistung und autonome Funktion8,10verwendet werden.

Hirnnerven X, besser bekannt als der Vagusnerv ist ein großer Nerv-Darm-Trakt, die im Hirnstamm des zentralen Nervensystems und Reisen in der Peripherie, Ausrichtung auf jedes wichtige Organ im Thorax und Abdomen (Abbildung 1)1stammt. Vagusnervstimulation (VNS) umfasst chirurgische Implantation von bipolaren Elektroden um den linken zervikalen Ast des Nervus Vagus. Elektrische Impulse werden an den Nervus Vagus über einen implantierten Impulsgenerator (IPG) chirurgisch implantiert in der Brust-2geliefert. Obwohl derzeit FDA-Zulassung für Epilepsie, refraktären Depressionen und chronischer Fettleibigkeit VNS ist, ist es ein kostspieliges Verfahren erfordern einen Besuch im Krankenhaus und Operation. Langzeitsicherheit von VNS ist gut etabliert, und die Mehrheit der Sicherheit Überlegungen hinsichtlich Stromstärke im Zusammenhang mit Nebenwirkungen (Heiserkeit, Halsschmerzen) ohne schwerwiegende Nebenwirkungen im Zusammenhang mit der Stimulation in den vergangenen 25 Jahren seiner klinischen Verwendung3 .
Vor kurzem hat eine nicht-invasive Form der VNS bekannt als transkutane auricularis Vagusnerv-Stimulation (TaVNS)4entstanden. TaVNS liefert elektrischen Stimulation an der Ohrmuschel Ast des Nervus Vagus (ABVN), ein leicht zu erreichen Ziel, die das menschliche Ohr5innerviert. In den letzten zehn Jahren haben mehrere Gruppen gezeigt, die Sicherheit und Verträglichkeit dieser Methode6,7,8, einschließlich der zentralen und peripheren Nervensystems Effekte9,10, und Auswirkungen auf das Verhalten7,11,12,13 in neuropsychiatrischen Populationen. TaVNS wird auch bei Menschen als vielversprechende Enhancer von kognitiven14,15 und sozialen funktionierende16,17,18geprüft. Als TaVNS etabliert ist, bietet es die Möglichkeit für Forscher und Kliniker schnell übersetzen die vielversprechende VNS-Forschung, die bei verschiedenen Erkrankungen von neurologischen und psychischen Trauma19, beschrieben hat 20 , 21, sucht22Entzündung23und Tinnitus24,25.
Im Prinzip ist TaVNS methodisch ähnlich wie konventionell verabreichte transkutane elektrische Nervenstimulation (TENS) zur Behandlung von Schmerzen des Bewegungsapparates Erkrankungen26. Der Unterschied ist, dass die TaVNS an bestimmten anatomischen Ohr Zielen geliefert wird, die geglaubt werden, um von den ABVN5innerviert werden. Das Feld ist noch optimale Stimulation Ziele27, bestimmen, obwohl die zwei am häufigsten verwendeten Platzierungen der vorderen Wand des äußeren Gehörgang (Tragus) und der Cymba Conchae sind. Schein-Stimulation kann durchgeführt werden, durch die Stimulierung der Ohrläppchen des Ohres, geglaubt, eine Fläche haben minimale ABVN Innervation (Abbildung 2). Alternativ kann Schein über eine passive Steuerungsmethode geliefert werden, in denen Elektroden haften an aktiven Zentren, aber keine Stimulation abgegeben. Stimulationsparameter variieren zwischen Gruppen, aber laut Literatur, Stimulation in eine pulsierende Weise abgegeben wird (Puls-Breite: 250 – 500 μs, Frequenz: 10 – 25 Hz) und geliefert an eine individualisierte Konstantstrom (< 5 mA). Reizstrom variiert je nach individueller und experimentelle Protokoll mit vielen Gruppen, die verschiedene Intensitäten in Abhängigkeit von einer individuellen Wahrnehmungs-Schwelle (PT) zu erkunden. Die PT ist definiert als die minimale Menge des Stroms eine wahrgenommene Empfindung an der Ziel-Site zu entlocken und ist in der Regel bestimmt über parametrische Schätzung durch maßgeschneiderte sequenziellen Tests (PEST) Software, die in diesem Bericht beschrieben.
TaVNS ist eine sichere Technik, die im Labor bzw. klinischen Setting verabreicht werden kann. Nebenwirkungen von TaVNS sind minimal, mit Hautreizungen oder Rötungen, die als häufigste Nebenwirkung. Die meisten TaVNS Studien erforschen Stimulation des linken Ohres, wie es geglaubt wird, um sicherer zu sein, obwohl Daten in einer großen Studie (Badran Et Al. 2018) zeigen, dass die rechtsseitige Stimulation keine Erhöhung des Risikos von Nebenwirkungen hat. Aufgrund der Fülle von Literatur an der einseitigen links Stimulation zeigen wir die typischen TaVNS-Set-up für Untersuchungen im Labor untersucht die Verwendung von linksseitiger TaVNS als eine Intervention.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:728px;" width="728">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">70% Isopropyl Alcohol Wipes</td>
			<td style="width:88px;">Any</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td style="width:357px;">Any alcohol preparation pads used for skin in appropriate.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Constant Current Stimulator (Triggerable)</td>
			<td style="width:88px;">Soterix Medical</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td>Stimulator manufactured for custom use by Soterix Medical</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Disposable Conductive Electrodes</td>
			<td style="width:88px;">Custom Built</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td>Stimulation electrodes are custom built at the City College Neural Engineering Lab (Badran/Bikson)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Matlab Software w/ Stimulation GUI</td>
			<td style="width:88px;">MathWorks</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td>MATLAB used for programing pulse pattern</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Ten20 Conductive Paste</td>
			<td style="width:88px;">Weaver and Company</td>
			<td style="width:88px;">N/A</td>
			<td>Conductive paste used for administration of stimulation</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

laboratory administration of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (tavns): technique, targeting, and considerations

Nicht-invasive Vagusnervstimulation (VNS) kann über einen Roman, aufstrebenden neuromodulatorische Technik bekannt als transkutane auricularis Vagusnerv-Stimulation (TaVNS) verabreicht werden. Im Gegensatz zu zervikal implantiert VNS ist TaVNS eine kostengünstige und nicht-chirurgische Methode zur Vagus System modulieren. TaVNS ist ansprechend, da es eine schnelle Übersetzung von VNS Grundlagenforschung ermöglicht und als eine sichere, kostengünstige, und tragbare Neurostimulation-System für die zukünftige Behandlung von zentralen und peripheren Krankheit dient. Hintergrund und Begründung für die TaVNS beschrieben wird, sowie Elektro- und parametrische Überlegungen, richtige Ohr Ausrichtung und Befestigung der Elektroden Stimulation, individuelle Dosierung über Bestimmung der Wahrnehmungsschwelle (PT) und safe Verwaltung von TaVNS.

Wenn richtige Haut Vorbereitung durchgeführt wird, sind Wahrnehmungs Schwellen mit Stimulation Impulsbreite umgekehrt korreliert. Mit zunehmender Impulsbreite verringert die Wahrnehmungs-Schwelle (Abbildung 7). Erste Studien von dieser Gruppe erforschen die Wirkung der Impulsbreite auf PT in den gesunden Einzelpersonen (Inklusion/Exklusion oben aufgeführten Kriterien erfüllen), festgestellt, dass die kombinierte insgesamt (n = 15, 7 weiblich, meine Alter 26,5 ± 4,99) PT bei 100 µs = 3,92 ± 1,1 mA; 200 µs = 2,24 ± 0,74 mA; 500 μs = 1,24 ± 0,41 mA. Diese Grenzwerte legen nahe, dass ein ständiger aktuelle Stimulator mit einer Kapazität von bis zu 5 liefern mA Strom ist erforderlich für die Stimulation von 500 μs breite Pulsparameter, und mindestens ein 10mA Stimulator ist erforderlich für niedrigere Impulsbreiten (Tabelle 2). Fine-tuning des Stromes erforderlich ist, in Schritten von 0,1 mA für präzise Stimulation notwendig sind.
Stimulation bei 200 % PT ist erträglich und relativ schmerzfrei wie numerische Schmerz zeigt, dass Rating Skalen (NRS) skaliert9,30. Die NRS-Skala ist ein Rating-System für Schmerzen von 0-10, in dem Einzelpersonen melden Schmerzen oder Unbehagen,29. Aktiv und Sham Stimulation bewerten ebenso Schmerzen im unteren Ebenen (NRS < 3 für alle Stimulation Impulsbreiten. Genauer gesagt, die biologisch-aktive Impulsbreite von 500 μs bei 25 Hz geliefert wird im Durchschnitt zu bewerten als aktive berichtet = 1,98 ± 0,83, Sham = 2,17 ± 1,27 (n = 25, 9 weiblich, meine Alter 25.16. ± 4,16 Jahre) (Tabelle 3). Schmerz-Bewertungen für andere Parameter sind nicht schmerzhafter als die 25 Hz-Parameter und die Details finden Sie in den Gruppen vor der Arbeit30.
Sicherheit und Verträglichkeit von 30 min bis 1 Stunde Sitzungen bei einer Einschaltdauer von 20 – 50 % wurde weit berichtet in der Literatur mit einigen Studien liefern mehrere Sitzungen in der gleichen Tag Verbreitung 12 – 15 h auseinander12,31. Keine schwerwiegenden unerwünschten Ereignisse berichtet aus 60 Themen Teilnahme in mehreren Versuchsreihen mit Themen, die Teilnahme von 1 bis 8 wiederholte Besuche Verbreitung mindestens 24 Stunden auseinander.
TaVNS, wenn es wie in diesem Manuskript berichtet wurde gezeigt, modulieren das vegetative Nervensystem, induzieren funktionelle Aktivität Gehirnveränderungen BOLD fMRT gemessen und pilotiert neuropsychiatrische Erkrankungen zu behandeln und Beihilfen in der rehabilitation .
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58984/58984fig1.jpg"> Abbildung 1 : Nervus Vagus ableitenden Projektionen und Querschnitt. (A) ableitenden Projektionen des Nervus Vagus Ziel jedes wichtige Organ am Körper mit großen auf die körperliche Auswirkungen Funktion (B) Querschnitt des Nervus Vagus demonstriert das Innere Anatomie des Nervus als eine Reihe von Bündel von Nerven alle enthaltenen in einem großen Weg. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58984/58984fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58984/58984fig2.jpg"> Abbildung 2 : TaVNS Ohr Ziele. Ausrichtung der ABVN kann erreicht werden, durch die Stimulierung der vorderen Wand des äußeren Gehörgangs, denkmalgeschützte insbesondere durch den Tragus (A1) oder Cymba Conchae (A2). Schein-Stimulation wird das Ohrläppchen (S) verabreicht. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58984/58984fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58984/58984fig3.jpg"> Abbildung 3 : Schlüsselkomponenten. Die erforderlichen Komponenten für die ordnungsgemäße Verwaltung des TaVNS sind die folgenden (A) Stimulation Ohrelektroden, (B) leitendes Gel und Alkohol prep Pads, (C) Computer zum Senden und empfangen von TTL Impulse zu einem (D ) ständig aktuelle Stimulator Stimulation auszulösen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58984/58984fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58984/58984fig4.jpg"> Abbildung 4 : Beispiel-Setup. Dieses Foto zeigt einen einzelnen empfangenden TaVNS des linken Ohr während in Position, um ein experimentelles Paradigma zu unterziehen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58984/58984fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58984/58984fig5.jpg"> Abbildung 5 : Screenshot des GUI zur Stimulation verwendet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58984/58984fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58984/58984fig6.jpg"> Abbildung 6 : Elektrische Stimulation Wellenform Manipulationen. Direkte Rechtecksignal elektrischer Strom kann mit verschiedenen Parametern geliefert werden. Diese Zahl zeigt die Schlüsseleigenschaften der Wellenform, die geändert werden können, um gewünschte biologische Wirkung zu erzielen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58984/58984fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58984/58984fig7.jpg"> Abbildung 7 : Wahrnehmung Schwellenwerte zu erhöhen Impulsbreiten. Mit zunehmender Impulsbreite verringert Wahrnehmungs-Schwelle (PT). Die meisten gesunde Menschen haben einen PT innerhalb von 2 Standardabweichungen (SD) von diesen Mittelwerten. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58984/58984fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/58984/58984table1.jpg"> Tabelle 1: Beispiel zur Wahrnehmungs-Schwelle (PT) Ermittlung von. Die folgende Tabelle zeigt eine Beispiel-Abfolge von ja/keine Antworten zur Ermittlung parametrisch PT.
<img alt="Table 2" src="/files/ftp_upload/58984/58984table2.jpg"> Tabelle 2: aktuelle Stimulationsstufen. Werte der Reizstrom in mA (200 % PT) für jede Pulsbreite (n = 15).
<img alt="Table 3" src="/files/ftp_upload/58984/58984table3.jpg"> Tabelle 3: PT, Stimulation aktuell und Schmerz Werte für empfohlene Stimulationsparameter. Werte der Reizstrom in mA (200 % PT) für jede Pulsbreite (n = 25).
<img alt="Supplemental File Figure" src="/files/ftp_upload/58984/58984supfig1.jpg"> Ergänzende Datei: Freeware GUI in diesem Protokoll verwendeten. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58984/stimDesigner.zip" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterladen.</a>

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Laboratory Administration of Transcutaneous Auricular Vagus Nerve Stimulation taVNS: Technique, Targeting, and Considerations

Eine methodische Beschreibung der Technik, mögliche Ziele und ordnungsgemäße Verwaltung der transkutane auricularis Vagusnerv-Stimulation (TaVNS) auf das menschliche Ohr wird beschrieben.

Labor-Administration der transkutane auricularis Vagusnerv-Stimulation (TaVNS): Technik, Targeting und Überlegungen

Non-invasive vagus nerve stimulation (VNS) may be administered via a novel, emerging neuromodulatory technique known as transcutaneous auricular vagus ...

Wir demonstrieren heute eine transkutane oriculare Nervenstimulation in Vegas. Auch kurz als TAVNS bekannt. TAVNS ist ein wirklich vielversprechender Ersatz für zervikal implantierte konventionelle Vegas Nervenstimulation, es ist eine wirklich spannende neue Form der Neuromodulation.Da TAVNS sicher und nicht invasiv ist, kann es seine Reichweite auf eine breite Palette von neuropsychiatrischen und menschlichen Leistungsanwendungen ausdehnen. Das Verfahren ist ziemlich geradlinig, aber die Software zur Stimulation und Bestimmung der Wahrnehmungsschwelle muss sorgfältig geprüft werden. Wir stellen unsere Software zur Verfügung, damit andere Forscher das Rad nicht neu erfinden müssen.Wie in diesem Video gezeigt, ist das richtige Protokoll und die Ausrüstung integraler Bestandteil reproduzierbarer Ergebnisse. Beginnen Sie damit, den Teilnehmer in einer entspannten Position mit erhobenen Beinen und unterstütztem Kopf zu bestuhlen. Überprüfen Sie das linke Ohr des Teilnehmers.Bestätigen, dass kein Schmuck angebracht ist, dass alle Make-up und Lotion entfernt werden und dass es keine hautbezogenen gegenteiligen Indikationen an der Stelle der Stimulation. Finden Sie die Innenwand des äußeren Ohrkanallandes, das durch den Tragus markiert ist, um das Stimulationsziel zu lokalisieren. Alternative Seiten wie die Cymba Conchae können als alternative aktive Ziele erkundet werden.Verwenden Sie dann ein Alkohol-Prep-Pad, um die Zielstelle sowohl intern als auch extern sanft zu schrubben, um den Hautwiderstand zu verringern und die Leitfähigkeit zu erhöhen. Vor dem Platzieren der Elektroden die Materialien visuell zu prüfen, um zu bestätigen, dass eine saubere, korrosionsfreie Oberfläche vor der Desinfektion der Elektroden ausgesetzt wird, um die Ausbreitung von Bakterien zwischen den Teilnehmern zu verhindern. Als nächstes verwenden Sie einen schmalen Holzapplikator, um eine weniger als auf Millimeter Schicht leitfähige Paste gleichmäßig über die Oberfläche jeder Elektrode zu verteilen.Und schließen Sie die Elektrodenkabel im Ausschaltmodus an das Stimulationsgerät an. Nachdem Sie die Polarität der Elektroden überprüft haben, klemmen Sie die Federelektrode auf den Tragus, wobei die Anode die Innenwand des äußeren Gehörgangs ankortiert. Und die Kathode, die den inneren Bereich des Tragus kontaktiert.Dann bestätigen Sie, dass der Teilnehmer sich wohl fühlt und dass der regionale Blutfluss nicht gestört wurde, indem sie den Teilnehmer fragen, ob er in Ordnung ist. Um die Wahrnehmungsschwelle zu bestimmen, schalten Sie den Stimulator ein und stellen Sie die Leistung auf drei Millionen Ampere ein. Liefern Sie einen eine Sekundenzug der transkutanen oricularen Nervenstimulation von Vegas( TAVNS) bei entsprechender experimenteller Pulsbreite und -frequenz.Fragen Sie den Teilnehmer, ob er die Stimulation gespürt hat. Die Empfindung wird in der Regel als Kitzel oder Stechen Gefühl berichtet. Wenn die Antwort ja ist, drehen Sie die Stimulationsintensität um 50% herunter und wiederholen Sie die Stimulation.Wiederholen Sie die Stimulation, bis mindestens vier Ja-Antworten erreicht sind. Für die die vierte Ja-Antwort nach einem Nein kommt. Die Wahrnehmungsschwellenintensität ist der Wert, bei dem der Teilnehmer das vierte Ja gibt.Sobald der Wahrnehmungsschwellenwert ermittelt wurde, verwenden Sie einen Computer, auf dem eine pulserzeugende grafische Benutzeroberfläche verfügt, die mit einer Datenerfassungseinheit verbunden ist, um das Stimulationssystem anzutreiben. Die Software sollte dazu beitragen, Transistor-Transistor-Logik oder TTL-Impulse als programmierbare Einstellungen zu setzen. Stellen Sie die Stimulation auf 200 % des Wahrnehmungsschwellenwerts und die Richtlinien für die Arbeitszyklen entsprechend der Durchführung einer langen Stimulationssitzung ein.Die Länge der gesamten Stimulationssitzungszeit sollte zwischen den Sitzungen variiert werden. Zeichnen Sie nach der Stimulation die objektiven Daten über stimulationsbeschwerden und Nebenwirkungen der Teilnehmer auf einer Skala von null bis zehn auf. Entfernen Sie die Stimulationselektroden vom Ohr der Teilnehmer.Und verwenden Sie ein Alkohol-Prep-Pad, um die rückstandsleitfähige Paste zu reinigen. Sofortige Entfernung desinfizieren Sie die Stimulationselektrode mit Alkohol und inspizieren Sie das Ohr auf Rötungen oder Reizungen an der Stimulationsstelle. Wenn die richtige Hautvorbereitung durchgeführt wird, nimmt der Wahrnehmungsschwellenwert ab, wenn die Pulsbreite zunimmt.Erste Studien, die die Wirkung der Pulsbreite auf die Wahrnehmungsschwelle bei gesunden Personen untersuchten, ergaben, dass für eine Stimulation von 500 Mikrosekunden Pulsbreitenparametern ein konstanter Stromstimulator mit einer Kapazität von bis zu fünf Milliampere Strom erforderlich ist. Und dass für niedrigere Pulsbreiten mindestens ein Zehn-Milliampere-Stimulator benötigt wird. Darüber hinaus wird die biologisch aktive Pulsbreite von 500 Mikrosekunden bei 25 Hz im Durchschnitt mit einer Schmerzrate von knapp zwei ähnlich der für Scheinstimulationen gemeldeten berichtet.TAVNS verfügt über einen breiten Parameterraum und es ist wichtig, Parameter wie Pulsweitenfrequenz und Tastzyklus zu berücksichtigen, um die Verhaltensvorteile Ihrer jeweiligen Anwendung zu optimieren. Dies kann ein weit verbreitetes Werkzeug in der Medizin und Neurowissenschaften werden. Der Vegas-Nerv ist ein komplexes Nervenbündel mit zahlreichen abstimmbaren Reaktionen.Sie können TANVS mit FRNI, EEG und anderen physiologischen Aufzeichnungen kombinieren, um die zentralen peripheren oder anderen Effekte der Stimulation zu messen.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Laboratory Administration of Transcutaneous Auricular Vagus Nerve Stimulation (taVNS): Technique, Targeting, and Considerations

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

TMS: Mit dem Theta-Burst-Protokoll zu Mechasnism der Plastizität in Individuen sich mit Fragile X-Syndrom und Autismus

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

Forschung

Neurowissenschaften

State-Dependency Effects on TMS:  A Look at Motive Phosphene Behavior

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Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate ...

Combining Lipophilic dye, in situ Hybridization, Immunohistochemistry, and Histology

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Die Kombination lipophiler Farbstoff, In situ Hybridisierung, Immunhistochemie und Histologie

Going beyond single gene function to cut deeper into gene regulatory networks requires multiple mutations combined in a single animal.  Such analysis of ...

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Standard slice electrophysiology has allowed researchers to probe individual components of neural circuitry by recording electrical responses of single ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

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Beurteilung der neuromuskulären Funktion Mit Perkutane elektrische Nervenstimulation

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, ...

Fabrication of High Contact-Density, Flat-Interface Nerve Electrodes for Recording and Stimulation Applications

Die Herstellung von High-Kontakt-Dichte, Flach-Interface Nerve Elektroden für die Aufnahme und Stimulation Anwendungen

Many attempts have been made to manufacture multi-contact nerve cuff electrodes that are safe, robust and reliable for long term neuroprosthetic ...

Loading a Calcium Dye into Frog Nerve Endings Through the Nerve Stump: Calcium Transient Registration in the Frog Neuromuscular Junction

Laden eines Kalziumfarbstoffs in Froschnervenendungen durch den Nervenstumpf: Calciumübergangsregistrierung im Frosch Neuromuscular Junction

One of the most feasible methods of measuring presynaptic calcium levels in presynaptic nerve terminals is optical recording. It is based on using ...

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Targeting Alpha Synuclein Aggregates in Kutane periphere Nervenfasern durch frei schwebenden Immunfluoreszenz-Assay

To date, for most neurodegenerative diseases only a post-mortem histopathological definitive diagnosis is available. For Parkinson&#39;s disease (PD), the ...