Laboratoriet Administration av transkutan Auricular Vagus nervstimulering (taVNS): teknik, inriktning och ?verv?ganden

* These authors contributed equally
Neuroscience
 

Summary

En Metodbeskrivning av teknik, potentiella m?l och korrekt administration av transkutan auricular vagus nervstimulering (taVNS) p? det m?nskliga ?rat beskrivs.

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

Icke-invasiv vagus nervstimulering (VNS) kan administreras via en roman, framv?xande neuromodulatory teknik som kallas transkutan auricular vagus nervstimulering (taVNS). Till skillnad fr?n cervically-implanterade VNS ?r taVNS en billig och icke-kirurgisk metod som anv?nds f?r att modulera vagus systemet. taVNS ?r tilltalande eftersom det m?jligg?r snabb ?vers?ttning av VNS grundforskning och fungerar som en s?ker, billig, och b?rbar neurostimulering system f?r framtida behandling av central och perifer sjukdom. Bakgrund och motiv f?r taVNS beskrivs, samt elektriska och parametriska ?verv?ganden, korrekt ?ra inriktning och fasts?ttning av stimulering elektroder, individuell dosering via best?mning av perception tr?skel (PT) och v?rdesk?p administrering av taVNS.

Introduction

Kranialnerv X, b?ttre k?nd som vagusnerven, ?r en stor nerv-tarmkanalen som har sitt ursprung i hj?rnstammen av centrala nervsystemet och resor i hela periferin, inriktning varje st?rre organsystem i br?stkorg och mage (figur 1)1. Vagus nervstimulering (VNS) inneb?r kirurgisk implantation av bipol?ra elektroder runt den v?nstra livmoderhalscancer grenen av vagusnerven. Elektriska pulser levereras till vagusnerven via en inopererad pulsgenerator (IPG) implanterad i br?stet2. ?ven om VNS ?r f?r n?rvarande FDA-godk?nt f?r epilepsi, eldfasta depression och kronisk fetma, ?r det ett dyrt f?rfarande som kr?ver ett sjukhus bes?k och kirurgi. L?ngtidss?kerheten vid VNS ?r v?l etablerad, och majoriteten av s?kerhet ?verv?ganden avseende nuvarande intensitet relaterade biverkningar (hes r?st, halsont) utan allvarliga stimulering-relaterade biverkningar de senaste 25 ?ren av dess kliniska anv?ndning3 .

En icke-invasiv form av VNS kallas transkutan auricular vagus nervstimulering (taVNS) har nyligen framkommit4. taVNS levererar elektrisk stimulering till den ?ron grenen av vagusnerven (ABVN), ett l?ttillg?ngligt m?l som innerverar de m?nskliga ?ra5. Under det senaste ?rtiondet, har flera grupper visat s?kerhet och tolerabilitet av denna metod6,7,8, inklusive central- och kringutrustningnervsystemet effekter9,10, och beteendem?ssiga effekter7,11,12,13 i neuropsykiatriska populationer. taVNS unders?ks ocks? hos individer som en lovande f?rst?rkare av kognitiv14,15 och socialt fungerande16,17,18. Som taVNS ?r att bli etablerad, ger det m?jlighet f?r forskare och kliniker att snabbt ?vers?tta den lovande VNS forskning som har beskrivits i olika sjukdomar allt fr?n neurologiska och psykologiska trauman19, 20 , 21, addiction22, inflammation23och tinnitus24,25.

I princip ?r taVNS metodologiskt liknar konventionellt administrerade transkutan elektrisk nervstimulering (TENS) anv?nds f?r att behandla muskuloskeletal sm?rta st?rningar26. Skillnaden ?r att taVNS levereras till specifika anatomiska ?ra m?l som tros vara innerveras av ABVN5. F?ltet ?r fortfarande att fastst?lla optimal stimulering m?l27, ?ven om de tv? vanligaste placeringarna ?r den fr?mre v?ggen i yttre h?rselg?ngen (tragus) och de cymba conchae. Sham stimulering kan utf?ras genom att stimulera ?rsnibben av ?rat, ett omr?de trodde att ha minimal ABVN innervation (figur 2). Alternativt f?r sham levereras via en passiv kontrollmetod d?r elektroderna ?r kopplade till aktiva platser, men ingen stimulering levereras. Stimulering parametrar kan variera mellan grupperna, men enligt litteraturen, stimulering levereras i en pulserande mode (puls bredd: 250 – 500 μs, frekvens: 10 – 25 Hz) och levereras p? en individualiserad konstant str?m (< 5 mA). Stimulering nuvarande varierar beroende p? individuella och experimentella protokoll, med m?nga grupper att utforska olika intensiteter som en funktion av en individuella perceptuella tr?skeln (PT). PT definieras som den minsta m?ngden nuvarande framkalla en upplevd k?nsla p? m?lwebbplatsen och ?r oftast best?ms via parametriska skattning av anpassade sekventiell provning (skadedjur) programvara som beskrivs i denna rapport.

taVNS ?r en s?ker teknik som kan administreras i laboratorium eller klinisk milj?. Biverkningar av taVNS ?r minimal, med hudirritation eller rodnad som den vanligaste biverkningen. De flesta taVNS studier utforska stimulering av v?nster ?ra, som det tros vara s?krare, ?ven om data i en stor studie (Badran et al. 2018) avsl?ja att h?gersidig stimulering har utan ?kad risk f?r biverkningar. P? grund av rikedomen av litteratur i ensidiga v?nster stimulering, s? vi visar det typiska taVNS uppl?gget f?r laboratoriestudier som unders?ker anv?ndningen av v?nstersidig taVNS som en intervention.

Protocol

Detta experimentellt protokoll illustrerar en typisk taVNS set-up f?r anv?ndning i ett laboratorium eller klinisk inst?llning i som vi rikta stimulerande den fr?mre v?ggen i h?rselg?ngen (tragus) i en liggande st?llning med en 8mm diameter runda metall elektrod. Dessa metoder kan vara h?rmade f?r alternativa aktiv behandling webbplatser genom att helt enkelt ?ndra elektrod placering till den cymba concha. Alla metoder och f?rfaranden har varit IRB som godk?nts av den m?nskliga forskning skydd Program (HRPP) p? City College i New York.

1. material

  1. Se till att alla material som kr?vs f?r att administrera taVNS ?r f?rberedda (figur 3). Den taVNS stimulatorn kan vara antingen en batteridriven enhet som uppfyller lokala s?kerhetsf?reskrifter eller drivs fr?n en konventionell eluttag med inbyggd s?kerhetsmekanismer som f?rhindrar oavsiktliga elektriska ?versp?nningar. En konstant nuvarande (nuvarande kontrollerade) stimulator med en Max uteffekt av 5 mA kr?vs.
  2. F?r taVNS, Anv?nd stimulering elektroder av en runda ledande metall (tin, Ag/Granulatfyllda, guld) kombinerat med ett ledande medium s?som elektrolyt gel eller ledande pasta (se tabell material). Alternativt anv?nda konduktiv elektroder med flexibla konduktiv Kolelektroder och ledande gel som kan eller inte kan vara sj?lvh?ftande. Aldrig placera elektroderna direkt p? huden utan en ledande medium, eftersom detta kan inneb?ra on?dig risk f?r deltagaren och kan orsaka obehag eller sm?rta.
  3. Anv?nda datorn som k?r skript programvara (se Tabell f?r material) som ?r programmerad och anv?nds f?r att styra stimulatorn och inleda stimulering med specifika parametrar. Parametrarna inkluderar str?mstyrkan (mA), pulse bredd (μs), frekvens (Hz), intermittens (On/Off tid, s), session varaktighet (min).
  4. Anv?nda alkohol f?rberedelse pads (70% isopropylalkohol) att f?rbereda ytan av huden innan du kopplar elektroder till ?rat. Detta tar bort ytan oljor fr?n hudytan och minskar motst?ndet av huden, att s?kerst?lla stimulering ?r levererad till s?ker effektniv?er.

2. ?ra inriktning och hud f?rberedelse

  1. Anv?nd f?ljande allm?nna inklusionskriterierna f?r att bedriva taVNS i inst?llningen f?r forskning: ?lder 18 – 70, ingen ansiktsbehandling eller ?rat sm?rta, inget senaste ?ra trauma, ingen metall implantat inklusive pacemakers, inte gravid.
  2. I experiment med friska deltagare i laboratoriemilj?, anv?nda de f?ljande uteslutningskriterierna: personlig eller familj?r historia av beslag, hum?r eller kardiovaskul?ra sjukdomar, beroende av alkohol eller senaste narkotikamissbruk, p? n?gon farmakologisk l?kemedel k?nda f?r att ?ka risken f?r krampanfall.
  3. Plats f?r deltagaren p? en bekv?m s?ng eller en stol i ett liggande eller andra avslappnad st?llning med benen f?rh?jda och huvudet st?ds.
  4. Inspektera det v?nstra ?rat av deltagaren. S?kerst?lla att inga smycken ?r kopplad och alla make-up och lotion tas bort. Bekr?fta det finns inga hud-relaterade kontraindikationer p? platsen av stimulering, inklusive br?nnskador, nedsk?rningar, lesioner, ?ppna s?r.
  5. Hitta m?let stimulering, kulturminnesm?rkta av den fr?mre v?ggen i yttre h?rselg?ngen externt genom att hitta tragus. Stimulering kommer att levereras till delen av h?rselg?ngen direkt bakom tragus (figur 4).
  6. Anv?nd en alkohol prep pad att f?rsiktigt skrubba m?lwebbplatsen, b?de internt och externt, f?r att minska hudens motst?ndskraft och ?ka konduktans.

3. elektrod f?rberedelse och placering

  1. Om du anv?nder icke-eng?ngstyp elektroder, inspektera visuellt elektroder f?r att s?kerst?lla rena, korrosionsfritt ytan exponeras. Se till att elektroderna ?r desinficeras f?r att hindra spridning av bakterier mellan ?mnen. Detta kan g?ras med hj?lp av alkohol eller sterilisering v?tservetter f?r att skrubba elektroderna. Om du anv?nder disponibla elektroder, hoppa till steg 3,2.
  2. Sprid ett tunt lager av ledande pasta p? ytan av elektroden j?mnt. Detta kommer att distribuera el till webbplatsen stimulering. F?r en 8 mm diameter runda elektrod, en ?rtstor m?ngd pasta ?r tillr?cklig. Sprida pastan med hj?lp av en smal tr? applikatorn f?r att bilda ett tunt lager < 1 mm av pasta p? b?da elektroderna.
  3. Anslut elektrodkablar till stimulering enheten n?r enheten ?r avst?ngd och kontrollera polariteten av elektroderna (r?d/positiva elektroden: anod, svart/negativ elektrod: katod). Detta ?r en viktig detalj som inriktning ?r polaritet specifika — anoden (r?d/positiva terminal) ?r elektroden placeras inne i h?rselg?ngen och inriktning den fr?mre v?ggen i yttre h?rselg?ngen. Katoden (svart/negativa terminalen) sitter p? utsidan av ?rat kopplad till tragus. F?r sham stimulering placeras anoden p? den fr?mre sidan av ?rat.
  4. Klipp v?ren elektroden p? tragus med den anoden att ta kontakten med den fr?mre v?ggen i yttre h?rselg?ngen och katoden att kontakta den fr?mre delen av tragus.
    Obs: Om genomf?r sham stimulering, klipp elektroden p? ?rsnibben (aktiv kontroll). Alternativt, sham stimulering kan levereras genom att f?sta stimulering klipp till aktiv webbplats och leverera ingen elektrisk str?m (passiv kontroll).
  5. Som ?mnen kommer k?nna trycket av elektroderna klippt till sitt ?ra, s?kerst?lla detta tryck inte ?r obekv?m eller st?rande f?r regionala blodfl?det vilket framg?r av blek vit hud p? clip webbplats eller fysisk sm?rta k?nde av ?mnet. Efter denna punkt best?mma perceptuella tr?skeln (PT) som kommer att beskrivas i n?sta steg.

4. best?mning av perceptuella tr?skeln (PT)

Obs: Perceptuella tr?skeln ?r ett kritiskt v?rde som anv?nds f?r att best?mma kraften i taVNS stimulering. Detta v?rde definieras som den minsta m?ngden el som kr?vs f?r att uppfatta elektrisk stimulering p? huden beskrev som en stickande eller pirrande k?nsla.

  1. Best?mma PT anv?nder en enkel step-up och step-down bin?ra parametriska s?kning. F?rst aktivera stimulatorn och ange utdata till 3 mA. Leverera en 1 andra t?g av taVNS stimulering p? ?nskad pulsbredd (vanligtvis 250 – 500 μs) och frekvens (25 Hz, kan variera beroende p? programmet).
  2. Be motivet om de k?nde stimulering. Sensation rapporteras allm?nt som en ”kittla” eller ”stickande” k?nsla.
    1. Om ja, sl? ner stimulering intensitet med 50% och upprepa steg 4,2. Om nej, ?ka stimulering intensitet med 50% och upprepa steg 4,2.
  3. Upprepa processen som beskrivs i steg 4,2 tills inspelningen ett minimum av 4 ”Ja” Svaren d?r de 4th Ja svar m?ste komma efter ett nr. Intensitet (i mA) PT kommer v?rdet som ?mnet s?ger deras fj?rde Ja svar p?.
  4. Anv?ndning exempel PT tr?skel konstaterandet ?r listade i tabell 1 att bist? PT fastst?llandet.

5. att leverera stimulering

  1. N?r motivet ?r bekv?ma stimulering elektroder med korrekt ansluten till det ?nskade m?let och perceptuella tr?skeln best?ms vid ?nskad pulsbredden och frekvensen, b?rja stimulering.
  2. Anv?nd en dator som k?r en puls som genererar GUI (t.ex. stimDesigner, freeware som medf?ljer detta manuskript) ansluten till en f?rv?rv dataenhet (DAQ) att k?ra stimulering systemet. Programvaran b?r utdata TTL pulser som programmerbara inst?llningar (figur 5). TTL pulserna kommer att skickas via en BNC-kabel till stimulator ”trigger i” porten. Detta gr?nssnitt programvara/stimulator gr?nssnitt till?ter modulering av frekvens, intermittens (av/p?-tid) och sessionsl?ngd (figur 6). GUI anv?nds bifogas som en fri, ?ppen k?llkod resurs med detta manuskript.
    1. S?kerst?lla att stimulering levereras p? Super tr?skelv?rdesniv?er, till exempel 200% PT8,9. Till exempel om PT fastst?lldes vara 0,8 mA, stimulering kommer att levereras p? 1.6 mA.
    2. Se till att riktlinjerna f?r driftcykler f?ljs n?r de utf?r l?nge stimulering sessioner. Typiska driftcykler har 30 – 60 s ”p?” perioder och 60 – 120 s ”off” perioder eller 20 – 50% tull cykler.
    3. Variera l?ngden p? stimulering session (total tid). Studier tyder p? att 30-60 min stimulering sessioner vid intermittensfaktor 25% ?r s?ker och fri fr?n eventuella akuta biverkningar eller biverkningar. Dessa sessioner kan upprepas med 12 – 24 h mellan sessioner p? ett s?kert s?tt.
      Obs: taVNS s?kerhet ?r oklart f?r l?ngre perioder av stimulering sessioner, st?rre andel tull cykler (> 40%), accelererade paradigm och h?gre stimulering aktuella doser.

6. efter taVNS

  1. N?r stimulering ?r klar, registrera objektiva data om stimulering obehag och biverkningar. ?ven om taVNS, som implanterbara VNS, har begr?nsad s?kerhet oro8,28, ?vervaka och registrera k?nsel, obehag och eventuella biverkningar p? ett betyg fr?n 0 – 1029.
  2. Ta bort stimulering elektroden fr?n ?rat och ren kvarvarande ledande pasta fr?n motivets ?ra med en alkohol prep pad.
  3. Anv?nd alkohol f?r att reng?ra och desinficera stimulering elektroden omedelbart efter borttagning fr?n motivets ?ra.
  4. Inspektera ?rat f?r rodnad eller irritation p? stimulering och registrera eventuella iakttagelser.

Representative Results

N?r korrekt hud f?rberedelser sker, ?r perceptuella tr?skelv?rden omv?nt korrelerad med stimulering pulsbredd. Pulsbredd ?kar, minskar perceptuella tr?skeln (figur 7). Inledande studier av denna grupp att unders?ka effekten av pulsbredd p? PT hos friska individer (m?te inklusion/exklusion kriterier som anges ovan), fastst?llt att den kombinera totalt (n = 15, 7 kvinna, menar ?lder 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. Dessa tr?sklar tyder p? att en konstant nuvarande stimulator med kapacitet att leverera upp till 5 mA str?m kr?vs f?r stimulering av 500 μs puls bredd parametrar, och det kr?vs minst en 10mA stimulator f?r l?gre puls bredd (tabell 2). Finjustering av nuvarande kr?vs, med steg om 0,1 mA ?r n?dv?ndiga f?r exakt stimulering.

Att leverera stimulering p? 200% PT ?r acceptabel och relativt sm?rtfri framg?r av sm?rta numeriska v?rdering skala (NRS) skalor9,30. Den NRS-skalan ?r ett klassificeringssystem f?r sm?rta fr?n 0-10 d?r individer rapporterar sm?rta eller obehag29. B?de aktiv och Sham stimulering Betygs?tt likas? l?g sm?rta niv?er (NRS < 3 f?r alla stimulering puls bredder. Mer specifikt biologiskt aktiva pulsbredd 500 μs levereras vid 25 Hz rapporteras i genomsnitt att betygs?tta som aktiv = 1,98 ± 0,83, Sham = 2,17 ± 1,27 (n = 25, 9 kvinna, menar ?lder 25.16 ± 4,16 ?r) (tabell 3). Sm?rta betygen f?r ?vriga parametrar ?r inte mer sm?rtsam ?n parametern 25 Hz och Detaljer kan hittas i gruppernas tidigare arbete30.

S?kerhet och tolerabilitet av 30 min till 1 timme sessioner vid intermittensfaktor 20 – 50 procent har allm?nt rapporterats i litteraturen vissa studier att leverera flera sessioner i samma dag spridning 12 – 15 h apart12,31. Inga allvarliga biverkningar har rapporterats fr?n 60 f?rs?kspersoner som deltar i flera serie experiment med f?rs?kspersoner som deltar fr?n 1 till 8 upprepade bes?k sprida minst 24 timmars mellanrum.

taVNS, n?r det ges som redovisas i detta manuskript, har visat att modulera det autonoma nervsystemet, framkalla f?r?ndringar i funktionella hj?rnan aktivitet m?tt med fMRI fet, och lotsade f?r att behandla neuropsykiatriska funktionsneds?ttningar och i rehabilitering .

Figure 1
Figur 1 : Vagusnerven Efferent prognoser och tv?rsnitt.?(A) Efferent projektioner av vagusnerven m?let varje st?rre organsystem p? kroppen med omfattande effekter p? kroppslig funktion (B) tv?rsnitt av vagusnerven, visar insidan anatomi nerv som en serie av nervtr?dar alla inneh?ll inom en st?rre v?g. Klicka h?r f?r att se en st?rre version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2 : taVNS ?ra m?l. Inriktning p? ABVN kan ?stadkommas genom att stimulera den fr?mre v?ggen i yttre h?rselg?ngen, kulturminnesm?rkta s?rskilt av tragus (A1) eller cymba conchae (A2). Sham stimulans ges till ?rsnibben (S). Klicka h?r f?r att se en st?rre version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3 : Nyckelkomponenter. Minst erforderliga komponenter f?r god f?rvaltning av taVNS ?r f?ljande (A) ?ra stimulering elektroder, (B) ledande gel och alkohol prep pads, (C) dator kan skicka och ta emot TTL pulser till en (D ) konstant nuvarande stimulator att utl?sa stimulering. Klicka h?r f?r att se en st?rre version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4 : Exempel Setup. Detta foto visar en enskilda mottagande taVNS av v?nster ?ra medan i position att genomg? ett experimentella paradigm. Klicka h?r f?r att se en st?rre version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5 : Sk?rmdump av GUI anv?nds f?r stimulering. Klicka h?r f?r att se en st?rre version av denna siffra.

Figure 6
Figur 6 : Elektrisk stimulering v?gform manipulationer. Direkta fyrkantsv?g elektrisk str?m kan levereras p? olika parametrar. Denna siffra visar nyckelegenskaper i v?gformen som kan ?ndras f?r att uppn? ?nskad biologiska effekter. Klicka h?r f?r att se en st?rre version av denna siffra.

Figure 7
Figur 7 : Perceptuella tr?skelv?rden p? ?kande puls bredder. Pulsbredd ?kar, minskar perceptuella tr?skeln (PT). De flesta friska personer kommer att ha en PT inom 2 standardavvikelser (SD) av dessa medelv?rden. Klicka h?r f?r att se en st?rre version av denna siffra.

Table 1
Tabell 1: exempel p? hur du avg?ra perceptuella tr?skeln (PT). Den h?r tabellen visar ett exempelsekvens av Ja/inga svar anv?nds f?r att best?mma parametriskt PT.

Table 2
Tabell 2: stimulering nuvarande niv?er. V?rden av stimulering nuvarande i mA (200% PT) f?r varje pulsbredd (n = 15).

Table 3
Tabell 3: PT, stimulering str?m och sm?rta v?rden f?r f?reslagna stimulering parametrar. V?rden av stimulering nuvarande i mA (200% PT) f?r varje pulsbredd (n = 25).

Supplemental File Figure
Kompletterande fil: Freeware GUI anv?nds i detta protokoll. V?nligen klicka h?r f?r att h?mta den h?r filen.

Discussion

Liksom alla nya former ?r alla beskrivs stegen kritisk i s?ker administrering av taVNS. Ultimata bekymmersam ?r f?rs?kspersonernas s?kerhet, vilket inkluderar inte bara f?rmildrande risker innan taVNS via korrekt screening, men ?ven ?vervakning f?rs?kspersoner under stimulering f?r obehag, sm?rta eller biverkningar. H?r ?r det tre viktigaste f?r administration av taVNS. Screening f?r taVNS kontraindikationer - kontraindikationer ?r f?ljande: n?gon nuvarande eller tidigare historia av kardiovaskul?ra sjukdomar, ansiktsbehandling eller ?rat sm?rta, senaste ?ra trauma, metall implantat ovanf?r nacken. F?r korrekt ?mne hud f?rberedelser, att ta bort n?gon yta oljor, smuts eller makeup fr?n ytan av huden med alkohol hj?lper till med ledningsf?rm?ga av elektroderna, minskar stimulering sp?nning kr?vs f?r att driva stimulatorn och i slut?ndan resulterar i en mer acceptabla och s?ker stimulering session. Det uppmuntras att anv?nda en stimulator och elektroder m?te l?g Output transkraniell elektrisk stimulering (LASSES) riktlinjer32. LASSES anger riktlinjer och standarder f?r elektriska muskelstimulatorer som ?r byggda f?r stimulering av huvudet och nacken och det uppmuntras f?r grupper att l?sa detta dokument innan du bygger egna system. Det rekommenderas att anv?nda antingen en FDA-godk?nt plug-in stimulator (se Tabell f?r material), eller en l?g sp?nning (< 50 V), batteridriven, konstant nuvarande stimulator med l?mpliga s?kerhets?tg?rder inbyggda att undvika oavsiktliga ?verleverans av nuvarande till webbplatsen f?r stimulering. Se till att elektroderna ?r tillverkas och monteras f?r specifik anv?ndning i taVNS. Se till att de nuvarande tillverknings- och tekniska riktlinjer f?ljs som referens om lab-made anpassade system anv?nds.

Ett ?verv?gande f?r taVNS ?r att s?kerst?lla att matningssp?nning p? den konstant nuvarande stimulatorn kan ?vervinna motst?ndet av huden och leverera den str?m som kr?vs f?r stimulering. Ohms lag (V = IR) visar f?rh?llandet mellan str?mmen (I) och hudens motst?ndskraft (R). Minst en 20 V bordsskiva stimulator rekommenderas att undvika en underpowered system. V?rme som alstras fr?n h?rbotten eller milj?n f?rs?mras den ledande pastan. Om detta intr?ffar, det rekommenderas att stoppa stimulering och ?ter prep hud och elektroder med nya ledande klistra in.

En begr?nsning av taVNS ?r det stora parameter utrymmet. Det ?r ok?nt om vilket ?r viktigare – pulsbredd eller frekvens. Det finns en saknas data i senaste taVNS f?rs?k att besvarar s?dana fr?gor. De olika beteendem?ssiga effekterna h?rr?r fr?n en m?ngd puls bredder, frekvenser och stimulering str?mmar13,33,34,35,36,37, 38,39.

Vid denna tid f?resl?s det att de 500 μs puls bredd f?r att vara den mest biologiskt aktiva9. Med avseende p? frekvens, det har visats att 25 Hz ?r en effektiv frekvens, ?ven om aktuella utredningar optimal s?som h?gre frekvenser (> 25 Hz), bilateral stimulering (v?nster och h?ger ?ra) och pr?vningsl?kemedel burst paradigm ?r som bedrivs. Studier f?r att unders?ka olika parametrar f?r stimulering, alternativa stimulering platser och duty cycle optimization beh?vs f?r att avancera och f?rfina metoden taVNS.

taVNS ?r en lovande icke-invasiva alternativ till konventionella VNS. taVNS ger en billig (<$ 5,000 i p?visade experimentell upps?ttning, kosta kraftigt beroende p? typ av stimulator som anv?nds) och enkel metod som kan anv?ndas f?r att ?vers?tta positiva fynd i djurmodeller att utforska anv?ndningen av VNS p? en m?ngd st?rningar, flourescerande modulera det autonoma nervsystemet, och potentiellt miniatyriserade och optimerad f?r at-home neuromodulation f?r behandling av neuropsykiatriska och andra sjukdomar.

Framtida potentiella och m?jliga till?mpningar av taVNS ?r stora. taVNS kan fungera som en lovande adjungerad eller frist?ende behandling f?r neuropsykiatriska st?rningar s?som depression och epilepsi, taVNS-parat rehabilitering utbildning f?r att ?terst?lla eller p?skynda inl?rning av ett beteende40, minska inflammatorisk reaktion 41 , 42, och potentiellt kan anv?ndas f?r att f?rb?ttra prestanda och autonom funktion8,10.

Disclosures

F?rfattarna har n?got att avsl?ja.

Acknowledgments

Forskning som redovisas i denna publikation st?ds av medel fr?n den nationella institut f?r h?lsa nationella Center f?r Neuromodulation f?r rehabilitering, NIH/NICHD Grant nummer P2CHD086844 som utdelades till Medical University of South Carolina. Inneh?llet ansvarar enbart f?r f?rfattarna och representerar inte n?dv?ndigtvis de officiella utsikt ?ver 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