Laboratório administra??o de estimula??o nervosa transcutanea Auricular Vagus (taVNS): técnica, Targeting e considera??es

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Neuroscience
 

Summary

Uma descri??o metodológica da técnica, alvos em potencial e boa administra??o da estimula??o transcutanea do nervo vago auricular (taVNS) sobre o ouvido humano é descrita.

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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).

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Abstract

Estimula??o n?o-invasivos nervo do vagus (VNS) pode ser administrada através de um romance, emergentes neuromodulatory técnica conhecida como estimula??o transcutanea do nervo vago auricular (taVNS). Ao contrário de VNS cervically implantados, taVNS é um método barato e n?o-cirúrgico usado para modular o sistema vago. taVNS é atraente, pois permite a tradu??o rápida de pesquisa básica de VNS e serve como um seguro, barato e sistema de neuroestimula??o portátil para o futuro tratamento da doen?a central e periférica. Os antecedentes e justifica??o do taVNS é descrito, juntamente com considera??es elétricas e paramétricas, orelha adequada direcionamento e fixa??o de eletrodos de estimula??o, individuais através de determina??o do limiar de percep??o (PT) e seguro de dosagem Administra??o de taVNS.

Introduction

Nervo craniano X, mais conhecido como nervo vago, é um trato de grande nervo que se origina no tronco cerebral do sistema nervoso central e viagens em toda a periferia, visando todos os principais órg?os no tórax e abd?men (Figura 1)1. Estimula??o do nervo do vagus (VNS) envolve a implanta??o cirúrgica de eletrodos bipolares em torno da filial cervical esquerdo do nervo vago. Pulsos elétricos s?o entregues ao nervo vago, através de um gerador de pulso implantado (IPG) implantado cirurgicamente no peito2. Embora VNS é atualmente aprovado pela FDA-para epilepsia, depress?o refratária e obesidade cr?nica, é um procedimento caro, que exige uma visita hospital e cirurgia. Seguran?a a longo prazo de VNS está bem estabelecida, e a maioria de intensidade de corrente em conta de considera??es da seguran?a relacionada a efeitos colaterais (voz rouca, dor de garganta), sem efeitos adversos relacionados com estimula??o graves nos últimos 25 anos de seu uso clínico3 .

Recentemente, uma forma n?o-invasiva de VNS conhecida como estimula??o transcutanea do nervo vago auricular (taVNS) surgiu4. taVNS fornece a estimula??o elétrica para o ramo auricular do nervo vago (ABVN), um alvo facilmente acessível que inerva o ouvido humano5. Na última década, vários grupos têm demonstrado a seguran?a e tolerabilidade deste método6,7,8, incluindo o central e o sistema nervoso periférico efeitos9,10, e efeitos comportamentais7,11,12,13 em popula??es neuropsiquiátricas. taVNS também está sendo explorado em indivíduos como um promissor real?ador cognitivo14,15 e16,17,funcionamento social18. TaVNS é tornar-se estabelecido, ele oferece a capacidade para pesquisadores e clínicos traduzir rapidamente a pesquisa VNS promissor que tem sido descrita em várias doen?as que v?o desde trauma neurológico e psicológico19, 20 , 21, vício22, inflama??o23e zumbido24,25.

Em princípio, taVNS é metodologicamente semelhante à estimula??o elétrica nervosa transcutanea convencionalmente administrado (RTE) usada no tratamento de transtornos de dor músculo-esquelética26. A diferen?a é que taVNS é entregue aos alvos de orelha anat?micas específicas que s?o acreditados para ser inervada por ABVN5. O campo ainda é determinar metas de estimula??o ideal27, embora as duas coloca??es mais comuns s?o a parede anterior do canal do ouvido externo (tragus) e a enerva??o cymba. Estimula??o de Souza pode ser realizada, estimulando o lóbulo da orelha, uma área acreditava ter mínima inerva??o ABVN (Figura 2). Alternativamente, Souza pode ser entregue através de um método de controle passivo em que os eléctrodos est?o ligados a sites ativos, mas nenhuma estimula??o é entregue. Parametros de estimula??o podem variar entre grupos, no entanto, de acordo com a literatura, a estimula??o é entregue em uma forma pulsátil (largura de pulso: 250 – 500 μs, frequência: 10 a 25 Hz) e entregue em uma constante individualizada atual (< 5 mA). Estimula??o atual varia de acordo com o protocolo experimental e individual, com muitos grupos, explorando diferentes intensidades em fun??o de um limiar de percep??o individual (PT). O PT é definido como a quantidade mínima de corrente, provocando uma sensa??o percebida no local de destino e é geralmente determinada através de estimativa paramétrica por software personalizado teste sequencial (PEST) descrito neste relatório.

taVNS é uma técnica segura que pode ser administrada no laboratório ou no ambiente clínico. Efeitos colaterais da taVNS s?o mínimos, com irrita??o da pele ou vermelhid?o, sendo o efeito colateral mais comum. A maioria dos estudos taVNS explorar estimula??o do ouvido esquerdo, como acredita-se ser mais seguro, embora os dados em um grande ensaio (Barros et al. 2018) revelam que a estimula??o do lado direito n?o tem nenhum aumento no risco de eventos adversos. Devido à riqueza da literatura na estimula??o unilateral esquerda, ilustramos a afina??o típica taVNS para estudos laboratoriais investigando o uso de taVNS lado esquerdo como uma interven??o.

Protocol

Este protocolo experimental ilustra um típico taVNS set-up para uso em um laboratório ou clínica de configura??o em que temos como alvo, estimulando a parede anterior do canal auditivo (tragus) em uma postura em decúbito dorsal, com um diametro de 8mm redondo eletrodo de metal. Esses métodos podem ser imitados para sites alternativos de tratamento ativo simplesmente mudando a posi??o do eletrodo para a concha cymba. Todos os métodos e procedimentos foram IRB aprovado pelo humano pesquisa prote??o programa (HRPP) no City College de Nova York.

1. materiais

  1. Certifique-se de todos os materiais necessários para administrar o taVNS s?o preparados (Figura 3). O estimulador de taVNS pode ser qualquer uma bateria conduzido dispositivo que atende normas de seguran?a locais ou alimentado de uma tomada elétrica convencional com mecanismos internos de seguran?a que impedem os impulsos eléctricos n?o intencionais. Um constante estimulador de corrente (corrente controlada) com uma potência máxima de 5 mA é necessária.
  2. Para taVNS, eletrodos de estimula??o do uso feitos de um metal condutor redondo (ouro de estanho, Ag/AgCl,) combinado com um meio condutor como eletrólito gel ou pasta condutora (ver tabela de materiais). Como alternativa, use eletrodos condutivos feitos com os elétrodos do carbono condutor flexível e gel condutor que pode ou n?o ser adesivo. Nunca coloque eletrodos diretamente sobre a pele sem um meio condutor, pois isso pode representar risco desnecessário ao participante e pode causar desconforto ou dor.
  3. Computador de uso com o software do certificado (ver Tabela de materiais) que é programado e utilizado para controlar o estimulador e iniciar a estimula??o com parametros específicos. Esses parametros incluem a intensidade de corrente (mA), frequência (Hz), largura de pulso (μs), ciclo de trabalho (On/Off tempo, s), sess?o dura??o (min).
  4. Use almofadas de prepara??o de álcool (álcool isopropílico a 70%) para preparar a superfície da pele antes de fixar eletrodos no ouvido. Isso remove a superfície óleos da superfície da pele e reduz a resistência da pele, garantindo estimula??o é entregue em níveis de energia segura.

2. direcionamento da orelha e prepara??o de pele

  1. Use os seguintes critérios de inclus?o geral para a realiza??o de taVNS no cenário de pesquisa: idade 18-70, nenhuma dor facial ou ouvido, sem trauma recente do ouvido, sem implantes metálicos, incluindo marca-passos, n?o está grávidos.
  2. Nos experimentos envolvendo participantes saudáveis em um ambiente de laboratório, use os seguintes critérios de exclus?o: história pessoal ou familiar de convuls?o, humor ou transtornos cardiovasculares, dependência de álcool ou uso recente de drogas ilícitas, em qualquer farmacológica agentes que aumentam o risco de convuls?o.
  3. O participante em uma confortável cama ou cadeira numa posi??o relaxada em decúbito dorsal ou outros com elevada de pernas e cabe?a com suporte do assento.
  4. Inspecione a orelha esquerda do participante. Certifique-se de nenhuma joia é anexada e toda maquiagem e lo??o s?o removidos. Confirme que n?o há nenhuma contra-indica??es relacionadas com pele no local da estimula??o, incluindo queimaduras solares, cortes, les?es, feridas abertas.
  5. Encontre o alvo de estimula??o, pérgula pela parede anterior do canal do ouvido externo externamente, encontrando ao tragus. Estimula??o será entregue à parte do canal auditivo diretamente para trás ao tragus (Figura 4).
  6. Use uma almofada da prepara??o do álcool a esfregue suavemente o local de destino, tanto interna como externamente, para diminuir a resistência da pele e aumentar a condutancia.

3. eletrodo prepara??o e coloca??o

  1. Se utilizar eléctrodos n?o-descartáveis, inspecione visualmente os eletrodos para garantir limpo, livre de corros?o de superfície é exposta. Certifique-se de que os eletrodos s?o desinfetados para evitar a propaga??o de bactérias entre os sujeitos. Isso pode ser feito usando álcool ou esteriliza??o toalhetes para limpar os eletrodos. Se usando eletrodos descartáveis, pule para a etapa 3.2.
  2. Espalhe uma camada fina de pasta condutora para a superfície do eletrodo uniformemente. Isto irá distribuir eletricidade para o site de estimula??o. Para 8 mm diametro redondo eletrodo, uma quantidade do tamanho de ervilha de colar é suficiente. Espalhar a pasta usando um aplicador de madeira estreito para formar uma camada fina < 1 mm de colar em ambos os eletrodos.
  3. Ligar cabos de eletrodo para o dispositivo de estimula??o, enquanto o dispositivo está desligado e verificar a polaridade dos eletrodos (eletrodo vermelho/positivo: anodo, eletrodo preto/negativo: cátodo). Este é um detalhe importante como direcionamento é polaridade específica — o anodo (vermelho/positivo terminal) é o eletrodo colocado dentro do canal auditivo e direcionamento da parede anterior do canal do ouvido externo. O cátodo (terminal preto/negativo) fica do lado de fora do ouvido grudado ao tragus. Para a estimula??o de Souza, o anodo é colocado no lado anterior da orelha.
  4. Clip do eléctrodo de Primavera para o tragus com o contato com a parede anterior do canal do ouvido externo e do cátodo, entrar em contato com a parte anterior ao tragus anodo.
    Nota: Se a estimula??o de Souza, clip do eléctrodo no lóbulo da orelha (controlo activo). Como alternativa, estimula??o de Souza pode ser entregues ao anexar clipes de estimula??o ao sítio ativo e n?o fornecer nenhuma corrente elétrica (controle passivo).
  5. Como temas v?o sentir a press?o dos eletrodos recortado para sua orelha, certifique-se desta que press?o n?o é desconfortável ou interrup??es de fluxo sanguíneo regional como demonstrado pela pele branca pálida no site de clip ou dor física que sentia pelo assunto. Após este ponto, determine o limiar perceptual (PT), que será descrito na próxima etapa processual.

4. determina??o do limiar de percep??o (PT)

Nota: Limiar de percep??o é um valor crítico, usado para determinar o poder de estimula??o taVNS. Esse valor é definido como a quantidade mínima de eletricidade necessária para perceber a estimula??o elétrica na pele descrita como uma sensa??o de formigamento ou aguda.

  1. Determine o PT usando uma simples Step-up e step-down paramétrica pesquisa binária. Primeiro ligue o estimulador e defina a saída 3 mA. Entregar um 1 trem segundo de estimula??o taVNS na largura de pulso desejado (normalmente 250 – 500 μs) e frequência (25 Hz, pode variar com base na aplica??o).
  2. Pe?a o assunto se eles sentiram a estimula??o. Sensa??o é geralmente relatada como um "cócegas" ou sensa??o de "picada".
    1. Se sim, diminuir a intensidade de estimula??o em 50% e repita o passo 4.2. Se n?o, aumentar a intensidade de estimula??o em 50% e repita o passo 4.2.
  3. Repita o processo descrito em respostas passo 4.2 até gravando um mínimo de 4 "Sim", em que o 4th Sim resposta deve vir após um n. o A intensidade do PT (em mA) será o valor em que o assunto diz sua quarta Sim resposta a.
  4. Uso o achado de limiar de exemplo PT está listado na tabela 1 , para auxiliar na determina??o de PT.

5. entrega de estimula??o

  1. Uma vez que o assunto é de eletrodos de estimula??o confortável com anexado corretamente para o destino desejado, e o limiar perceptual determinado na largura de pulso desejado e frequência, come?ar a estimula??o.
  2. Uso um computador executando um pulso gerando GUI (por exemplo, stimDesigner, freeware, incluído com este manuscrito) conectado a uma unidade de aquisi??o de dados (DAQ) para conduzir o sistema de estimula??o. O software deve saída TTL pulsos como configura??es programáveis (Figura 5). Os pulsos TTL ser?o enviados através de um cabo BNC para o porto de "gatilho em" estimulador. Esta interface de software/estimulador de interface permite a modula??o de frequência, ciclo de dever (ligar/desligar tempo) e dura??o da sess?o (Figura 6). O GUI usado é anexado como um recurso livre, open-source com este manuscrito.
    1. Certifique-se de que a estimula??o é entregues no Super limiares, tais como 200% de PT8,9. Por exemplo, se o PT estava determinado a ser 0,8 mA, estimula??o ser?o entregues em 1,6 mA.
    2. Certifique-se de que as orienta??es para ciclos sejam seguidas ao conduzir sess?es de estimula??o há muito tempo. Ciclos típicos têm 30 a 60 s "em" períodos e 60 a 120 s "fora" períodos, ou ciclos de 20 – 50%.
    3. Varia o comprimento da sess?o de estimula??o (tempo total). Estudos sugerem que as sess?es de estimula??o de 30-60 min em um ciclo de 25% de imposto é seguro e livre de quaisquer efeitos secundários agudos ou eventos adversos. Estas sess?es podem ser repetidas com 12-24 h entre as sess?es com seguran?a.
      Nota: taVNS seguran?a desconhece-se por longos períodos de sess?es de estimula??o, maior porcentagem de ciclos (> 40%), acelerada de paradigmas e maiores doses de corrente de estimula??o.

6. depois de taVNS

  1. Quando a estimula??o é concluída, grave dados objetivos sobre o desconforto de estimula??o e os efeitos colaterais. Embora taVNS, como VNS implantável, limitou as preocupa??es de seguran?a8,28, sensa??o de monitorar e gravar, desconforto e quaisquer efeitos adversos em uma classifica??o de 0-10-29.
  2. Retire os eletrodos de estimula??o do ouvido e limpa residual pasta condutora da orelha do sujeito usando uma almofada da prepara??o do álcool.
  3. Use álcool para limpar e desinfectar o eletrodo de estimula??o imediatamente depois de retirar da orelha do sujeito.
  4. Inspecionar o ouvido para vermelhid?o ou irrita??o no local da estimula??o e gravar quaisquer observa??es.

Representative Results

Quando é realizada a prepara??o adequada da pele, limiares de percep??o s?o inversamente correlacionados com largura de pulso de estimula??o. à medida que aumenta a largura de pulso, o limiar de percep??o diminui (Figura 7). Inicial de estudos por este grupo explorar o efeito da largura de pulso na PT em indivíduos saudáveis (critérios de inclus?o/exclus?o listados acima), determinou que o total combinado (n = 15, 7 feminino, média de idade 26,5 ± 4,99) PT em 100 μs = 3,92 ± 1,1 mA; 200 μs = 2.24 ± 0,74 mA; 500 μs = 1,24 ± 0,41 mA. Estes limiares que sugerem um estimulador de corrente constante com capacidade de entrega de até 5 mA de corrente é necessária para a estimula??o de 500 μs parametros de largura de pulso, e um mínimo de um estimulador de 10mA é necessário para as larguras de pulso inferiores (tabela 2). Ajuste fino da corrente é necessária, com incrementos de 0,1 mA s?o necessários para a estimula??o precisa.

Entrega de estimula??o em 200% PT é tolerável e relativamente livre, como demonstrado pela dor numérica (NRS) escalas de avalia??o de dor escalas de9,30. A escala NRS é um sistema de classifica??o para a dor de 0-10, em que os indivíduos relatam dor ou desconforto29. Taxa de estimula??o tanto ativo e Sham similarmente níveis baixos de dor (NRS < 3 para todas as larguras de pulso de estimula??o. Mais especificamente, a largura de pulso biologicamente ativos de 500 μs entregada a 25 Hz é relatada em média a taxa como ativo = 1,98 ± 0,83, Sham = 2.17 ± 1,27 (n = 25, 9 feminino, quer dizer idade 25.16 ± 4,16 anos) (tabela 3). Avalia??es de dor para os outros parametros s?o n?o dói mais do que o parametro de 25 Hz e os detalhes podem ser encontrados em um de trabalho prévio30 dos grupos.

Seguran?a e tolerabilidade de 30 min para sess?es de 1 hora em um ciclo de trabalho de 20 – 50% foi amplamente relatada na literatura com alguns estudos, entregando várias sess?es na mesmo dia propaga??o 12 – 15 h separados12,31. Sem eventos adversos graves foram relatados a partir 60 indivíduos participando em várias séries de experimentos com indivíduos participantes de 1 para 8 repetidas visitas propaga??o um mínimo de 24 horas de diferen?a.

taVNS, quando administrado como relatado neste manuscrito, foi demonstrado que modulam o sistema nervoso aut?nomo, induzir mudan?as de actividade cerebral funcional medida pelo fMRI bold (realce) e pilotado para tratar distúrbios neuropsiquiátricos e ajudar na reabilita??o .

Figure 1
Figura 1 : As proje??es eferentes do nervo vago e sec??o transversal.?(A) proje??es eferentes do nervo vago alvo todos os órg?os principais do corpo com todo o efeitos corporais na fun??o (B) sec??o do nervo vago, demonstrando o interior anatomia do nervo como uma série de feixes de nervos todos contidos dentro de uma via principal. Clique aqui para ver uma vers?o maior desta figura.

Figure 2
Figura 2 : taVNS orelha alvos. Visando a ABVN pode ser realizado por estimular a parede anterior do canal do ouvido externo, pérgula, nomeadamente através do tragus (A1), ou cornetos cymba (A2). Estimula??o de Souza é administrada para o lóbulo da orelha (S). Clique aqui para ver uma vers?o maior desta figura.

Figure 3
Figura 3 : Componentes-chave. O mínimo exigido de componentes para uma boa administra??o de taVNS s?o as seguintes (A) eletrodos de estimula??o do ouvido, gel condutor (B) e álcool prep almofadas, (C) computador capaz de enviar e receber pulsos TTL para um (D ) estimulador de corrente constante para acionar a estimula??o. Clique aqui para ver uma vers?o maior desta figura.

Figure 4
Figura 4 : Exemplo de configura??o. Esta foto mostra uma taVNS de recebimento individual do ouvido esquerdo enquanto em posi??o para se submeter a uma paradigma experimental. Clique aqui para ver uma vers?o maior desta figura.

Figure 5
Figura 5 : Screenshot da interface gráfica usada para estimula??o. Clique aqui para ver uma vers?o maior desta figura.

Figure 6
Figura 6 : Manipula??es de forma de onda de estimula??o elétrica. Corrente elétrica direta de onda quadrada pode ser entregue em vários parametros. Esta figura demonstra propriedades-chave da forma de onda que podem ser alterados para alcan?ar efeitos biológicos desejados. Clique aqui para ver uma vers?o maior desta figura.

Figure 7
Figura 7 : Valores de limiar perceptual a aumentar as larguras de pulso. à medida que aumenta a largura de pulso, diminui o limiar perceptual (PT). Indivíduos mais saudáveis terá um PT dentro de 2 desvios padr?es (DP) destes valores médios. Clique aqui para ver uma vers?o maior desta figura.

Table 1
Tabela 1: exemplo de como determinar o limiar Perceptual (PT). Esta tabela mostra uma sequência de exemplo de Sim/n?o respostas usadas para determinar parametricamente PT.

Table 2
Tabela 2: níveis de corrente de estimula??o. Valores de estimula??o corrente em mA (200% PT) para cada largura de pulso (n = 15).

Table 3
Tabela 3: dor valores para parametros de estimula??o sugerido, corrente de estimula??o e PT. Valores de estimula??o corrente em mA (200% PT) para cada largura de pulso (n = 25).

Supplemental File Figure
Arquivo suplementar: Freeware GUI usado neste protocolo. Clique aqui para baixar este arquivo.

Discussion

Como em todas as modalidades de romance, todas as etapas descritas s?o fundamentais para a administra??o segura de taVNS. De preocupa??o final é assunto seguran?a, que inclui n?o só atenuantes riscos antes de taVNS via triagem adequada, mas também monitorar assuntos durante a estimula??o para desconforto, dor ou efeitos adversos. Aqui est?o os três considera??o mais importante para a administra??o taVNS. Triagem para taVNS contra-indica??es - as contra-indica??es s?o as seguintes: qualquer história atual ou passada de distúrbios cardiovasculares, dor facial ou ouvido, trauma recente de orelha, implantes de metal acima do nível do pesco?o. Para prepara??o de assunto adequada da pele, remover qualquer superfície óleos, sujeira ou maquiagem da superfície da pele com álcool ajuda com condutividade dos eletrodos, reduz a tens?o de estimula??o necessária para conduzir o estimulador e, finalmente, resulta de uma forma mais sess?o de estimula??o tolerável e segura. é incentivado a usar um estimulador e eletrodos reuni?o de diretrizes de baixa saída transcraniana elétrica estimula??o (LOTES)32. Cleusa define diretrizes e padr?es da indústria para estimuladores elétricos que s?o construídos para a estimula??o da cabe?a e no pesco?o e é incentivado para grupos ler este documento antes de construir seus próprios sistemas. Recomenda-se usar qualquer um FDA-desmarcada plug-in estimulador (ver Tabela de materiais), ou uma baixa tens?o (< 50 V), a pilhas, estimulador de corrente constante com medidas de seguran?a adequadas internas para evitar a entrega excedente n?o intencional de corrente para o site de estimula??o. Certifique-se que os eletrodos s?o fabricados e montados para uso específico em taVNS. Certifique-se de que a produ??o atual e orienta??es de engenharia s?o seguidas como referência se forem utilizados sistemas personalizados feitos de laboratório.

Uma considera??o para taVNS é para garantir que a saída de tens?o do stimulator do atual constante pode superar a resistência da pele e fornecer a corrente necessária para a estimula??o. A lei de Ohm (V = IR) demonstra a rela??o entre a corrente (I) e resistência (R) da pele. é recomendado um mínimo de um estimulador de mesa 20 V para evitar um sistema de fraca potência. Calor gerado a partir do couro cabeludo ou ambiente pode degradar a pasta condutora. Se isso ocorrer, recomenda-se parar a estimula??o e re-Prepare a pele e colar eletrodos com o novo condutoras.

Uma limita??o do taVNS é o espa?o do parametro vasto. Desconhece-se quanto ao que é mais importante — largura de pulso ou frequência. Há uma falta de dados em ensaios de taVNS recentes que responder a tais perguntas. Os diversos efeitos comportamentais s?o derivados de uma variedade de larguras de pulso, frequências e estimula??o correntes13,33,34,35,36,37,, 38,39.

Neste momento, sugere-se que o 500 μs largura para ser o mais biologicamente ativo9de pulso. Com rela??o a frequência, foi demonstrado que a 25 Hz é uma frequência eficaz, embora atual investiga??es ideal como frequências mais elevadas (> 25 Hz), estimula??o bilateral (orelhas esquerdas e direita) e paradigmas de ruptura experimentais s?o sendo realizadas. A explora??o de diferentes parametros de estimula??o, estimula??o alternativa sites e otimiza??o do ciclo de dever de estudos s?o necessários para avan?ar e aperfei?oar o método de taVNS.

taVNS é uma alternativa n?o-invasivo promissor para VNS convencional. taVNS fornece um baixo custo (<$ 5.000 na configura??o experimental da demonstrada, custo fortemente dependente do tipo de estimulador usado) e método simples que pode ser usado para traduzir os resultados positivos em modelos animais, explorando o uso de VNS em uma variedade de distúrbios, canaliza modulam o sistema nervoso aut?nomo e potencialmente miniaturizados e otimizado para neuromodula??o em casa para o tratamento de distúrbios neuropsiquiátricos e outros.

As aplica??es potenciais e possíveis futuras de taVNS s?o vastas. taVNS pode servir como um tratamento adjuvante ou standalone promissor para distúrbios neuropsiquiátricos, tais como depress?o e epilepsia, taVNS-emparelhado reabilita??o treinamento para restaurar ou acelerar a aprendizagem de um comportamento40, diminuem a resposta inflamatória 41 , 42e potencialmente pode ser usado para melhorar o desempenho e fun??o autonómica8,10.

Disclosures

Os autores n?o têm nada para divulgar.

Acknowledgments

Pesquisa reportada nesta publica??o foi apoiada pelo financiamento do nacional institutos de saúde nacionais centro de neuromodula??o para reabilita??o, NIH/FORMULADORES Grant número P2CHD086844, que foi premiado com a Medical University of South Carolina. Os conteúdos s?o exclusivamente da responsabilidade dos autores e n?o representam necessariamente as opini?es oficiais do NIH ou FORMULADORES.

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).

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