Laboratoriet Administration af transkutan Auricular Vagus Nerve Stimulation (taVNS): teknik, m?lretning og overvejelser

* These authors contributed equally
Neuroscience
 

Summary

En metodologisk beskrivelse af teknik, potentielle m?l og korrekt administration af transkutan auricular vagus nervestimulation (taVNS) p? det menneskelige ?re er beskrevet.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Non-invasiv vagus nervestimulation (VNS) kan administreres via en roman, nye neuromodulatory teknik kendt som transkutan auricular vagus nervestimulation (taVNS). I mods?tning til cervically implanteret VNS er taVNS en billig og ikke-kirurgisk metode til at modulere vagus system. taVNS er tiltalende, da det giver mulighed for hurtig overs?ttelse af VNS grundforskning og fungerer som en sikker, billig, og b?rbare neurostimulation system for den fremtidige behandling af centrale og perifere sygdom. Baggrund og begrundelse for taVNS er beskrevet, samt elektriske og parametrisk overvejelser, ordentlig ?re m?lretning og fastg?relse af stimulation elektroder, individuel dosering via bestemmelse af perception t?rskel (PT) og sikker administration af taVNS.

Introduction

Kranienerver X, bedre kendt som den vagus nerven, er en stor nerve-tarmkanalen, der stammer i hjernestammen af centralnervesystemet og rejser i hele periferien, m?lretning hver store orgel i thorax og abdomen (figur 1)1. Vagus nervestimulation (VNS) indeb?rer kirurgisk implantation af bipolar elektroder omkring den venstre cervikale gren af vagus nerve. Elektriske impulser er leveret til den vagus nerven via en implanteret pulsgenerator (IPG) kirurgisk implanteret i brystet2. Selvom VNS i ?jeblikket FDA-godkendt til epilepsi, ildfaste depression og kronisk fedme, er det en kostbar procedure kr?ver et hospital bes?g og kirurgi. Langsigtede sikkerhed VNS er veletableret, og st?rstedelen af sikkerhed overvejelser henvisning nuv?rende intensitet relaterede bivirkninger (h?s stemme, hals smerter) uden alvorlige stimulation-relaterede bivirkninger i de sidste 25 ?r af sin kliniske brug3 .

For nylig opst?et en noninvasiv form af VNS kendt som transkutan auricular vagus nervestimulation (taVNS)4. taVNS leverer elektrisk stimulation til den auricular gren af vagus nerve (ABVN), et lettilg?ngeligt m?l, der innerverer den menneskelige ?re5. I det sidste ?rti, flere grupper har vist, sikkerheden og tolerabiliteten af denne metode6,7,8, herunder centrale og perifere nervesystem virkninger9,10, og adf?rdsm?ssige effekter7,11,12,13 i neuropsykiatriske populationer. taVNS er ogs? ved at blive unders?gt hos personer som en lovende forst?rker kognitive14,15 og socialt velfungerende16,17,18. Da taVNS er ved at blive etableret, giver det mulighed for forskere og klinikere til hurtigt overs?tte den lovende VNS forskning, der er blevet beskrevet i forskellige lidelser lige fra neurologiske og psykiske traumer19, 20 , 21, afh?ngighed22, bet?ndelse23og tinnitus24,25.

TaVNS er i princippet metodisk svarende til konventionelt administreret transkutan elektrisk nervestimulation (TENS) anvendes til behandling af smerter i bev?geapparatet sygdomme26. Forskellen er, at taVNS er leveret til s?rlige anatomiske ?re m?l, der menes at v?re innerveres af ABVN5. Omr?det stadig bestemme optimal stimulation m?l27, selv om de to mest almindelige placeringer er den forreste v?g af den ydre ?regang (tragus) og cymba conchae. Fingeret stimulation kan foretages ved at stimulere ?reflip af ?ret, et omr?de menes at have minimal ABVN innervation (figur 2). Alternativt, sham kan leveres via en passiv kontrol metode, hvor elektroder fastgjort til aktive steder, men ingen stimulation er leveret. Stimulation parametre kan variere mellem grupper, men if?lge litteraturen, stimulation er leveret i en pulsatile mode (pulse bredde: 250-500 μs, frekvens: 10 – 25 Hz) og leveres p? en individualiseret konstant nuv?rende (< 5 mA). Stimulation nuv?rende varierer afh?ngigt af individuelle og eksperimentel protokol, med mange grupper at udforske forskellige intensiteter som en funktion af en individuel perceptuelle t?rskel (PT). PT er defineret som det minimum af nuv?rende fremkalde en opfattede sensation p? destinationsstedet og er normalt bestemmes via parametrisk estimering af tilpassede sekventielle testning (PEST) software beskrevet i denne bet?nkning.

taVNS er en sikker teknik, der kan administreres i laboratorium eller kliniske omgivelser. Bivirkninger af taVNS er minimal, med hudirritation eller r?dme er den mest almindelige bivirkning. De fleste taVNS unders?gelser udforske stimulation af det venstre ?re, da det menes at v?re sikrere, selv om data i et stort studie (Jonass et al. 2018) afsl?rer at h?jresidig stimulation har ingen stigning i risikoen for utilsigtede h?ndelser. P? grund af v?ld af litteratur i ensidige venstre side stimulation, vil vi illustrere de typiske taVNS set-up for laboratorieunders?gelser unders?ger brugen af venstre-sidet taVNS som en intervention.

Protocol

Denne fors?gsplan illustrerer en typisk taVNS set-up til brug i et laboratorium eller klinisk indstilling i som vi m?lrette stimulere den forreste v?g af ?regangen (tragus) i en liggende stilling med en diameter p? 8mm runde metal elektrode. Disse metoder kan efterlignes for alternative aktiv behandling websteder ved blot at ?ndre elektrode holdning til cymba concha. Alle metoder og procedurer har v?ret IRB godkendt af den menneskelige forskning beskyttelse Program (Samoa) p? City College New York.

1. materialer

  1. Sikre, at alle materialer, der kr?ves for at administrere taVNS tilberedes (figur 3). TaVNS stimulator kan v?re enten en batteri drevet enhed, der opfylder lokale sikkerhedsregler eller drevet fra en konventionelle stikkontakt med indbygget sikkerhedsmekanismer, der forhindrer utilsigtede elektriske str?mst?d. En konstant nuv?rende (nuv?rende kontrolleret) stimulator med en maksimal effekt p? 5 mA er p?kr?vet.
  2. For taVNS, brug stimulation elektroder af en runde ledende metal (tin, Ag/AgCl, guld) kombineret med en ledende medium som elektrolyt gel eller ledende pasta (se tabel over materialer). Alternativt kan du bruge ledende elektroder lavet med fleksible ledende Kulelektroder og ledende gel, som m?ske eller m?ske ikke v?re kl?bende. Anbring aldrig elektroder direkte p? huden uden en ledende medium, som dette kan medf?re un?dig risiko at deltageren og kan for?rsage ubehag eller smerter.
  3. Brug computeren k?rer scriptet software (Se Tabel af materialer) er der programmeret og bruges til at styre stimulatoren og indlede stimulation med specifikke parametre. Disse parametre omfatter aktuelle intensitet (mA), pulse bredde (μs), frekvens (Hz), normeret maksimalydelse (On/Off tid, s), session varighed (min.).
  4. Bruge alkohol forberedelse pads (70% isopropylalkohol) til at forberede hudens overflade f?r du s?tter elektroder til ?ret. Dette fjerner overflade olier fra hudoverfladen og reducerer modstanden i huden, at sikre stimulation er leveret p? sikker effektniveauer.

2. ?re m?lretning og huden forberedelse

  1. Brug de f?lgende generelle inklusionskriterierne for udf?relse af taVNS i indstillingen forskning: alder 18-70, ingen ansigtsbehandling eller ?re smerter, ingen seneste ?re traumer, ingen metal implantater herunder pacemakere, ikke gravid.
  2. Fors?g med raske deltagere i et laboratorium indstilling, brug de f?lgende udelukkelseskriterier: personlige eller familiem?ssige historien om beslagl?ggelse, hum?r eller hjerte-kar-lidelser, afh?ngighed af alkohol eller seneste brug af ulovlig narkotika, p? nogen farmakologiske agenter kendt for at ?ge risiko for beslagl?ggelse.
  3. S?de deltager p? en komfortabel seng eller stol i en liggende eller andre afslappet holdning med ben forh?jet og hoved underst?ttes.
  4. Inspicere det venstre ?re af deltageren. Sikre ingen smykker er fastgjort og alle make-up og lotion er fjernet. Bekr?fte, er der ingen hud-relaterede kontraindikationer p? webstedet af stimulation, herunder solskoldning, nedsk?ringer, l?sioner, ?bne s?r.
  5. Find m?let for stimulation, landm?rke af den forreste v?g af den ydre ?regangen eksternt ved at finde tragus. Stimulering vil blive leveret til del af ?regangen direkte bag tragus (figur 4).
  6. Bruge en prep alkoholserviet til forsigtigt krat m?lwebstedet, b?de internt og eksternt, for at reducere hud modstand og ?ge ledningsevne.

3. elektrode forberedelse og placering

  1. Hvis du bruger ikke-disponible elektroder, inspicere visuelt elektroderne for at sikre ren, korrosion-fri overflade er udsat. Sikre, at elektroderne er desinficeres for at undg? spredning af bakterier mellem fag. Dette kan g?res ved hj?lp af alkohol eller sterilisation klude til at skrubbe elektroderne. Hvis du bruger engangs elektroder, springe til trin 3.2.
  2. Spred et tyndt lag af ledende pasta til overfladen af elektroden j?vnt. Dette vil distribuere el til webstedet stimulation. For en 8 mm runde diameter elektrode, en ?rt m?ngden af pasta er tilstr?kkelig. Sprede pasta ved hj?lp af en smal tr? applikator til at danne et tyndt lag < 1 mm pasta p? begge elektroder.
  3. Tilslut elektrode kabler til stimulation enhed, mens enheden er slukket og kontrollere polariteten af elektroderne (r?de/positive elektrode: anode, sort/negative elektrode: katode). Dette er en vigtig detalje som m?lretning er polaritet specifikke — anoden (r?de/positive terminal) er elektrode placeret inde i ?regangen og rettet mod den forreste v?g af den ydre ?regang. Katode (sorte/negativ terminal) sidder p? ydersiden af ?ret er knyttet til tragus. For sham stimulation, er anoden placeret p? den forreste side af ?ret.
  4. Klip for?ret elektrode p? tragus med anode g?r kontakt med den forreste v?g af den ydre ?regang og katoden at kontakte den forreste del af tragus.
    Bem?rk: Hvis udf?relse sham stimulation, klip elektrode p? ?reflip (aktiv kontrol). Alternativt, sham stimulation kan leveres ved vedh?ftning stimulation clips til aktive site og levere ingen elektrisk str?m (passive kontrol).
  5. Som emner vil f?le sig presset af elektroderne klippet til deres ?re, sikre dette pres ikke er ubehageligt eller forstyrrende for regionale blodgennemstr?mning, som det fremg?r af blege hvide hud p? klip websted eller fysisk smerte sanses af emnet. Efter dette tidspunkt, bestemme perceptuelle t?rskel (PT) som vil blive beskrevet i de n?ste skridt.

4. bestemmelse af perceptuelle t?rskel (PT)

Bem?rk: Perceptuelle t?rskel er en kritisk v?rdi bruges til at bestemme styrken af taVNS stimulation. Denne v?rdi er defineret som den mindste m?ngde af elektricitet n?dvendige til at opfatte elektrisk stimulation p? huden beskrives som en prikkende eller prikkende fornemmelse.

  1. Bestemme PT ved hj?lp af en simpel step-up og step-down bin?re parametrisk s?gning. F?rst t?nde stimulatoren og indstille output til 3 mA. Levere et 1 anden tog af taVNS stimulation p? ?nskede pulse bredde (typisk 250-500 μs) og frekvens (25 Hz, kan variere baseret p? ans?gningen).
  2. Sp?rg emne om de f?lte stimulering. Sensation er generelt rapporteret som en "kildre" eller "prikkende" fornemmelse.
    1. Hvis ja, sl? ned stimulation intensitet ved 50% og Gentag trin 4.2. Hvis nej, ?ge stimulation intensitet med 50% og Gentag trin 4.2.
  3. Gentag processen beskrevet i trin 4.2 indtil optager et minimum af 4 "Ja" svar, hvor de 4th ja reaktion skal komme efter et nej. Intensitet (i mA) af PT vil v?rdien p? som emnet siger deres fjerde ja svar p?.
  4. Brug eksempel PT t?rskel konstatering er angivet i tabel 1 til at bist? med PT bestemmelse.

5. levere Stimulation

  1. N?r emnet er komfortable stimulation elektroder med knyttet korrekt til det ?nskede m?l, og perceptuelle t?rsklen fasts?ttes p? den ?nskede pulse bredde og frekvens, indlede stimulation.
  2. Brug en computer, der k?rer en puls generere GUI (f.eks. stimDesigner, freeware inkluderet med dette manuskript) forbundet med en data erhvervelse enhed (DAQ) til at k?re stimulation system. Softwaren skal output TTL b?lgfrugter som programmerbar indstillinger (figur 5). TTL impulser sendes via et BNC-kablet til stimulator "triggeren" port. Denne gr?nseflade software/stimulator gr?nseflade tillader graduering af frekvens, normeret maksimalydelse (t?nd/sluk-tid), og session varighed (figur 6). GUI bruges er vedh?ftet som en gratis, open source ressource med dette h?ndskrift.
    1. Sikre at stimulering er leveret p? Super-t?rskel niveauer: 200% af PT8,9. For eksempel, hvis PT var fast besluttet p? at v?re 0,8 mA, stimulation vil blive leveret p? 1,6 mA.
    2. Sikre, at retningslinjerne for duty cycles f?lges ved udf?relse l?nge stimulation sessioner. Typiske duty cycles har 30 – 60 s "p?" perioder og 60 – 120 s "off" perioder, eller 20 – 50% duty cycles.
    3. Variere l?ngden af stimulation session (samlede tid). Unders?gelser tyder p?, at 30-60 min. stimulation sessioner p? en 25% intermittens er sikker og fri for eventuelle akutte bivirkninger eller u?nskede h?ndelser. Disse m?der kan sikkert gentages med 12-24 h mellem sessioner.
      Bem?rk: taVNS sikkerhed er uklart i l?ngere perioder af stimulation sessioner, st?rre procentdel duty cycles (> 40%), accelereret paradigmer, og h?jere stimulation nuv?rende doser.

6. efter taVNS

  1. N?r stimulation er afsluttet, optage objektive data vedr?rende stimulation ubehag og bivirkninger. Selv om taVNS, som implantabel VNS, har begr?nset sikkerhed bekymringer8,28, overv?ge og registrere sensation, ubehag, og alle utilsigtede h?ndelser p? en vurdering fra 0-1029.
  2. Fjerne stimulation elektrode fra ?re og ren resterende ledende pasta fra fagets ?re ved hj?lp af en prep alkoholserviet.
  3. Bruge alkohol til at rense og desinficere stimulation elektrode umiddelbart efter fjernelse fra fagets ?re.
  4. Inspicere ?re for r?dme eller irritation p? webstedet stimulation og registrere eventuelle bem?rkninger.

Representative Results

N?r korrekt huden forberedelse er udf?rt, er perceptuelle t?rskler omvendt korreleret med stimulation pulse bredde. Pulse bredde stiger, falder den perceptuelle t?rskel (figur 7). Indledende unders?gelser af denne gruppe at unders?ge effekten af pulse bredde p? PT hos raske personer (m?de inklusion/eksklusion kriterierne ovenfor), fastsl?et, at den kombinerede samlede (n = 15, 7 kvindelige, betyder alder 26,5 ± 4,99) PT p? 100 μs = 3.92 ± 1.1 mA; 200 μs = 2,24 ± 0,74 mA; 500 μs = 1.24 ± 0,41 mA. Disse t?rskler tyder p?, at en konstant nuv?rende stimulator med kapacitet p? levering op til 5 mA str?m er n?dvendig for stimulering af 500 μs puls bredde parametre, og der kr?ves et minimum af en 10mA stimulator for lavere puls bredder (tabel 2). Finjustering af nuv?rende er p?kr?vet, med intervaller p? 0,1 mA er n?dvendige for pr?cise stimulation.

Levere stimulation p? 200% PT er t?lelige og relativt smertefri som det fremg?r af smerte numeriske rating scales (NRS) skalerer9,30. NRS skala er et ratingsystem for smerter fra 0-10, hvor enkeltpersoner rapport smerte eller ubehag29. B?de aktive og Sham stimulation Vurder ligeledes lave smerte niveauer (NRS < 3 for alle stimulation puls bredder. Mere specifikt, biologisk aktive pulse bredde 500 μs leveret p? 25 Hz er rapporteret i gennemsnit at sats som aktive = 1,98 ± 0,83, Sham = 2.17 ± 1,27 (n = 25, 9 kvindelige, betyder alder 25.16 ± 4.16 ?r) (tabel 3). Smerter ratings for andre parametre er ikke mere smertefuldt end parameteren 25 Hz og detaljer kan findes i gruppernes forudg?ende arbejde30.

Sikkerheden og tolerabiliteten af 30 min. til 1 time sessioner p? en 20-50% duty cycle har v?ret meget omtalt i litteraturen med nogle unders?gelser levere flere sessioner i samme dag opslag 12 – 15 h apart12,31. Ingen alvorlige bivirkninger er blevet rapporteret fra 60 fors?gspersoner deltager i flere serier af eksperimenter med fag deltager fra 1 til 8 gentagne bes?g spredning mindst 24 timer fra hinanden.

taVNS, n?r det gives som rapporteret i dette manuskript har v?ret demonstreret at modulere det autonome nervesystem, fremkalde funktionel hjerne aktivitet ?ndringer som m?lt ved fMRI fed, og afpr?vet for at behandle neuropsykiatriske lidelser og st?tte i rehabilitering .

Figure 1
Figur 1 : Vagus Nerve efferente fremskrivninger og tv?rsnit.?(A) efferente fremskrivninger af vagus nerve m?let hver store orgel p? kroppen med bred effekter p? kropslig funktion (B) tv?rsnit af vagus nerve, demonstrerer indersiden anatomi af nerve som en serie af bundter af nerver alle indeholdt inden for en st?rre vej. Venligst klik her for at se en st?rre version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : taVNS ?re m?l. M?lretning af ABVN kan opn?s ved at stimulere den forreste v?g af den ydre ?regangen, landm?rke navnlig ved tragus (A1), eller cymba conchae (A2). Fingeret stimulation administreres til ?reflip (S). Venligst klik her for at se en st?rre version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : N?glen komponenter. Den kr?vede komponenter for korrekt administration af taVNS er f?lgende (A) ?re stimulation elektroder, (B) ledende gel og alkohol prep puder, (C) computer i stand til at sende og modtage TTL impulser til en (D ) konstant nuv?rende stimulator til at udl?se stimulation. Venligst klik her for at se en st?rre version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : Eksempel Setup. Dette foto viser en enkelte modtagende taVNS i det venstre ?re i stand til at gennemg? en eksperimentel paradigme. Venligst klik her for at se en st?rre version af dette tal.

Figure 5
Figur 5 : Screenshot af GUI anvendes til stimulation. Venligst klik her for at se en st?rre version af dette tal.

Figure 6
Figur 6 : Elektrisk Stimulation b?lgeform manipulationer. Direkte firkantb?lge elektrisk str?m kan leveres p? forskellige parametre. Denne figur viser n?glen egenskaber af b?lgeform, der kan ?ndres for at opn? ?nskede biologiske virkninger. Venligst klik her for at se en st?rre version af dette tal.

Figure 7
Figur 7 : Perceptuelle t?rskelv?rdier p? stigende puls bredderne. Pulse bredde stiger, falder perceptuelle t?rskel (PT). Mest sunde individer vil have en PT i 2 standardafvigelser (SD) af disse middelv?rdier. Venligst klik her for at se en st?rre version af dette tal.

Table 1
Tabel 1: eksempel p?, hvordan at bestemme perceptuelle t?rskel (PT). Denne tabel viser et eksempel sekvens af Yes/No responses anvendes til parametrisk bestemme PT.

Table 2
Tabel 2: Stimulation nuv?rende niveauer. V?rdier af stimulation nuv?rende i mA (200% PT) for hver pulse bredde (n = 15).

Table 3
Tabel 3: PT, Stimulation nuv?rende og smerte v?rdier for parametre, foresl?ede Stimulation. V?rdier af stimulation nuv?rende i mA (200% PT) for hver pulse bredde (n = 25).

Supplemental File Figure
Supplerende fil: Freeware GUI bruges i denne protokol. Venligst klik her for at downloade denne fil.

Discussion

Som i alle nye modaliteter er alle de beskrevne trin kritisk i den sikker administration af taVNS. Ultimative bekymring er om sikkerhed, der omfatter ikke blot formildende risici f?r taVNS via korrekt screening, men ogs? overv?gning emner under stimulation for ubehag, smerter eller utilsigtede h?ndelser. Her er de tre vigtigste overvejelse for forvaltning af taVNS. Screening for taVNS kontraindikationer - kontraindikationer er som f?lger: enhver nuv?rende eller tidligere historie af hjerte-kar-lidelser, ansigtet eller ?re smerte, de seneste ?re traumer, metal implantater over niveauet af halsen. For korrekt emne huden forberedelse, at fjerne enhver overflade olier, snavs eller makeup fra overfladen af huden med alkohol hj?lper med ledningsevne af elektroderne, reducerer stimulation sp?nding skal drive stimulatoren og i sidste ende resulterer i en mere t?lelige og sikker stimulation session. Det anbefales at bruge en stimulator og elektroder m?de lavt Output transkranial elektrisk Stimulation (HENRIETTES) retningslinjer32. HENRIETTES s?t retningslinjer og industriens standarder for elektriske Stimulatorer, der er bygget til stimulation af hovedet og halsen og det opfordres til grupper til at l?se dette dokument f?r opbygge deres egne systemer. Det anbefales at bruge enten en godkendt af FDA plug-in stimulator (Se Tabel af materialer), eller en lav sp?nding (< 50 V), batteridrevne, konstant nuv?rende stimulator med passende sikkerhedsforanstaltninger indbygget at undg? utilsigtet overlevering af nuv?rende til webstedet stimulation. Sikre, at elektroderne er fremstillet og samlet til specifik anvendelse i taVNS. Sikre, at den nuv?rende produktion og tekniske retningslinjer f?lges som reference, hvis lab-made tilpassede systemer anvendes.

Et vederlag for taVNS er at sikre, at den konstante nuv?rende stimulator sp?nding output kan overvinde modstanden i huden og levere den aktuelle n?dvendige for stimulation. Ohms lov (V = IR) viser forholdet mellem nuv?rende (jeg) og huden modstand (R). Et minimum af en 20 V bordplade stimulator anbefales at undg? en underdimensioneret system. Varme, der genereres fra hovedbunden eller milj?et kan forringe den ledende pasta. Hvis dette sker, det anbefales at stoppe stimulation og re prep hud og elektroder med nye ledende pasta.

En begr?nsning af taVNS er den store parameter plads. Det er uvist, hvilket er mere vigtigt-pulse bredde eller frekvens. Der er en manglende data i de seneste taVNS fors?g, at besvarer s?danne sp?rgsm?l. De forskellige adf?rdsm?ssige virkninger er afledt fra en bred vifte af puls bredder, frekvenser og stimulation str?mninger13,33,34,35,36,37, 38,39.

P? dette tidspunkt, er det foresl?et, at de 500 μs puls bredde for at v?re de mest biologisk aktive9. Med hensyn til hyppighed, det er blevet p?vist at 25 Hz er en effektiv frekvens, selv om aktuelle unders?gelser af optimal s?som h?jere frekvenser (> 25 Hz), bilaterale stimulation (venstre og h?jre ?rer) og investigational burst paradigmer er gennemf?res. Unders?gelser at udforske forskellige parametre af stimulation, alternative stimulation websteder og duty cycle optimering er n?dvendige for at fremme og forfine taVNS metoden.

taVNS er en lovende non-invasiv alternativ til konventionelle VNS. taVNS giver en billig (<$ 5.000 i ops?tningen demonstreret eksperimentelle koste st?rkt afh?ngig af typen af stimulator anvendt) og ligetil metode, der kan bruges til at oms?tte positive resultater i dyremodeller at udforske brugen af VNS p? en r?kke lidelser, noninvasively modulere det autonome nervesystem, og potentielt miniaturized og optimeret til at-home Neuromodulationsbehandling til behandling af neuropsykiatriske og andre lidelser.

De fremtidige potentielle og mulige anvendelser af taVNS er enorme. taVNS kan tjene som en lovende supplement eller standalone behandling af neuropsykiatriske lidelser som depression og epilepsi, taVNS-parret rehabilitering tr?ning for at gendanne eller fremskynde l?ring af en opf?rsel40, mindske inflammatoriske respons 41 , 42, og kan potentielt bruges til at forbedre ydeevne og autonom funktion8,10.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Forskning rapporteret i denne publikation blev st?ttet af midler fra de nationale institutter for sundhed nationale Center af Neuromodulationsbehandling for rehabilitering, NIH/NICHD tilskud antal P2CHD086844, som blev tildelt til medicinsk University of South Carolina. Indholdet er udelukkende ansvarlig for forfattere og repr?senterer ikke n?dvendigvis de officielle synspunkter af NIH eller NICHD.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics