Neinvazivní ultrazvuková stimulace vagového nervu ušní (SONIC)

Vagusový nerv je nejdelší lebeční nerv, který vede z prodloužené míchy do tlustého střeva a podílí se na autonomním, kardiovaskulárním, dýchacím, gastrointestinálním, imunitním a endokrinním systému. Vagusové nervy jsou součástí tělesného nervového systému a řídí specifické tělesné funkce, jako je nálada, dýchání a srdeční frekvence, trávicí systém a imunitní systém. Tyto reakce jsou mimovolní a nejsou vědomě kontrolovány. Vagusový nerv je jedním z dvanácti lebečních nervů, které spojují mozek s tělem. Vede z mozkového kmene do střev a je součástí systému odpočinku a trávení, což je klíčové pro spuštění relaxační reakce parasympatického nervového systému.

Stimulace vagu (VNS) je uznávanou terapeutickou léčbou epilepsie a slibuje jako léčba neuropsychiatrických stavů, jako je farmakorezistentní deprese a bolesti hlavy. Stimulaci vagu lze provádět buď invazivně pomocí chirurgického implantátu, nebo neinvazivně (transkutánně). Transkutánní VNS lze podávat přes ucho, stimulací aurikulární větve vagu, nebo na krku, stimulací cervikální větve. Invazivní VNS zahrnuje implantaci pulzního generátoru připojeného k elektrodám umístěným kolem cervikálního vagu; implantace může vést k infekci kolem místa rány, bolesti a periincizionálnímu hematomu.

Tradičně je VNS elektrická, což představuje technická omezení, protože stimulační proudy jsou vedeny různě v závislosti na tkáni, a kontrola zaměření a směru proudu je náročná, protože se rozptyluje. U tVNS nelze s absolutní jistotou určit, zda a do jaké míry podaný elektrický proud dosáhne vagu.

Ultrazvuková stimulace vagu je alternativou k elektrické stimulaci využitím vysokofrekvenčních zvukových vln, které stimulují centrální nervový systém. Zařízení ZenBud používá ultrazvukovou stimulaci na větvi vagu, která vede oblastí ucha. Aplikace pulzů namísto elektrického proudu překonává technické problémy související s elektrickou vodivostí. Ultrazvuková stimulace umožňuje cílenou aktivaci, což zvyšuje pravděpodobnost, že stimulace dosáhne zamýšleného místa. Zařízení ZenBud jsou prokázána jako bezpečná pro použití u zdravých dospělých a obdržela CE označení po hodnoceních provedených na University of Nottingham.

Anatomické studie naznačují, že přímá stimulace vláken vagu v oblasti ucha může produkovat podobné účinky jako invazivní VNS a snížit somatické příznaky mírné až střední deprese a epilepsie, čímž se vyhne nutnosti chirurgického zákroku, což je běžný rys invazivní VNS. Přítomnost tVNS byla spojena se zlepšením psychické pohody. Studie na zvířatech naznačují, že stimulace oblasti ucha a jeho vagových vláken vyvolává fyziologické změny, jako je snížení srdeční frekvence a arteriálního tlaku. Studie ukázaly, že VNS může být účinná při léčbě epilepsie a deprese, a existují důkazy, že může být užitečná při zvládání bolesti a autoimunitních nebo zánětlivých poruch; je však zapotřebí lepšího pochopení jejích účinků na tělo.

Výzkum naznačuje, že aurikulární stimulace vagu může ovlivnit aktivitu EEG a EMG u zdravých jedinců a naznačuje potenciál jako neinvazivní léčba různých klinických stavů.

Cílem této studie je prozkoumat účinnost, bezpečnost a použitelnost nositelného headsetu a identifikovat změny biomarkerů v důsledku použití ultrazvukové VNS. Identifikace fyziologických, kognitivních nebo emocionálních změn by mohla pomoci určit potenciální budoucí terapeutické využití U-VNS.

Pro tuto studii se účastníci zúčastní více návštěv, s horním limitem pěti. Účastníci budou náhodně přiděleni k přijetí buď U-VNS na prvním sezení a sham na druhém, nebo naopak. Sham bude spočívat v nošení zařízení bez dodání stimulace.

Na prvním sezení bude bezpečnostní screening potvrzen pomocí bezpečnostního dotazníku U-VNS a bude získán informovaný souhlas. Účastníkům bude zaznamenána srdeční frekvence a krevní tlak. Poté účastníci zavedou kontinuální monitor glukózy (CGM, Dexcom) a dostanou chytré hodinky Fitbit k nošení pro monitorování fyziologických signálů, aktivity a spánku po celou dobu studie.

Pro druhé sezení budou účastníci požádáni, aby se vyhnuli cvičení a drželi půst od jídla 12 hodin před příchodem. Budou zaznamenány fyziologické (srdeční frekvence a krevní tlak), kognitivní a emocionální markery. Může být provedeno EKG před, během a po stimulaci. Data EEG mohou být také zaznamenána před, během a po stimulaci ve stejný den. Mohou být také zaznamenány další fyziologické markery, jako je tělesná teplota, kožní vodivost (přes GSR) nebo ušní elektrody umístěné na cymbae conchae pomocí bipolární elektrody.

Účastníci vyplní dotazníky o emocionální pohodě a spánku, jako je STAI a krátký Oxford-Liverpool Inventory of Feelings and Experiences (O-Life), a podstoupí kognitivní hodnocení. Tyto úkoly budou dokončeny pomocí PsychoPy nebo podobné aplikace a zaměří se na pozornost, emoce a paměť. Všechny úkoly zahrnují vizuální podněty s odpověďmi zaznamenanými přes klávesnici nebo myš a každý trvá přibližně 5–10 minut. Tyto úkoly poskytují komplexní hodnocení kognitivního a emocionálního fungování a jsou přizpůsobeny k měření oblastí ovlivněných VNS.

Poté účastníci obdrží intervenci pomocí zařízení ZenBud nebo sham po dobu až 30 minut. Po 30 minutách se zařízení automaticky vypne. Účastníci opět dokončí fyziologická, kognitivní a emocionální hodnocení 10 minut po začátku stimulace a po jejím dokončení. Účastníci také vyplní dotazníky o účinnosti zaslepení a nežádoucích účincích.

Po týdenním vyřazovacím období se účastníci zúčastní třetího sezení. Účastníci budou dotázáni na jakékoli změny způsobilosti a potvrdí pokračující souhlas. Stejně jako na druhém sezení se účastníci budou postit a vyhýbat se cvičení 12 hodin před podstoupením alternativní intervence (U-VNS nebo sham) po dobu 30 minut. Stejná hodnocení a dotazníky budou opakovány.

Během druhé a třetí návštěvy účastníci použijí zařízení ZenBud po dobu až 30 minut. Pokud účastníci nejprve obdrželi skutečnou U-VNS, dostanou sham jako druhé, a naopak. Zařízení se automaticky vypne po 30 minutách.

Kromě sběru demografických údajů a anamnézy během první návštěvy budou druhá a třetí návštěva zahrnovat stejná fyzická, kognitivní a emocionální hodnocení před, během a po U-VNS. Účastníci budou po celou dobu studie nosit Fitbit pro monitorování srdeční frekvence a spánkových vzorců.