Stimolazione non invasiva del nervo vago auricolare mediante ultrasuoni (SONIC)

Il nervo vago è il nervo cranico più lungo che viaggia dal midollo al colon ed è coinvolto nei sistemi autonomo, cardiovascolare, respiratorio, gastrointestinale, immunitario ed endocrino. I nervi vaghi fanno parte del sistema nervoso del corpo e controllano specifiche funzioni corporee come l'umore, la respirazione e la frequenza cardiaca, il sistema digestivo e il sistema immunitario. Queste risposte sono involontarie e non sono controllate consapevolmente. Il nervo vago è uno dei dodici nervi cranici che collegano il cervello al corpo. Si estende dal tronco cerebrale all'intestino ed è parte del sistema di riposo e digestione, cruciale per sbloccare la risposta di rilassamento del sistema nervoso parasimpatico.

La stimolazione del nervo vago (VNS) è stabilita come trattamento terapeutico per l'epilessia e promette come trattamento per condizioni neuropsichiatriche come la depressione farmaco-resistente e le cefalee. La stimolazione del nervo vago può essere condotta in modo invasivo tramite un impianto chirurgico o non invasivo (transcutaneo). La VNS transcutanea può essere somministrata tramite l'orecchio, stimolando il ramo auricolare del nervo vago, o al collo, stimolando il ramo cervicale. La VNS invasiva comporta l'impianto di un dispositivo generatore di impulsi collegato a elettrodi posizionati attorno al nervo vago cervicale; l'impianto può portare a infezioni attorno al sito della ferita, dolore ed ematoma peri-incisionale.

Tradizionalmente, la VNS è elettrica, il che presenta limitazioni tecniche poiché le correnti di stimolazione sono condotte diversamente a seconda del tessuto, e controllare il fuoco e la direzione della corrente è difficile poiché si diffonde. Nella VNS transcutanea è impossibile determinare con assoluta certezza se, e in quale misura, la corrente elettrica somministrata raggiunga il nervo vago.

La stimolazione del nervo vago tramite ultrasuoni è un'alternativa alla stimolazione elettrica attraverso l'impiego di onde sonore ad alta frequenza, che stimolano il sistema nervoso centrale. Il dispositivo ZenBud utilizza la stimolazione a ultrasuoni sul ramo del nervo vago che attraversa la regione dell'orecchio. L'applicazione di impulsi piuttosto che di una corrente elettrica supera i problemi tecnici legati alla conducibilità elettrica. La stimolazione a ultrasuoni consente un'attivazione mirata, aumentando la probabilità che la stimolazione raggiunga il sito previsto. I dispositivi ZenBud sono dimostrati sicuri da usare tra adulti sani e hanno ricevuto la marcatura CE a seguito di valutazioni condotte presso l'Università di Nottingham.

Studi anatomici propongono che la stimolazione diretta delle fibre del nervo vago nella regione dell'orecchio possa produrre effetti simili alla VNS invasiva e ridurre i sintomi somatici della depressione da lieve a moderata e dell'epilessia, evitando la necessità di un intervento chirurgico, che è una caratteristica comune della VNS invasiva. La presenza della VNS transcutanea è stata associata a miglioramenti nel benessere psicologico. Studi sugli animali suggeriscono che la stimolazione dell'area dell'orecchio e delle sue fibre del nervo vago produce cambiamenti fisiologici come la diminuzione della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa. Studi hanno dimostrato che la VNS può essere efficace nel trattamento dell'epilessia e della depressione, e ci sono prove che possa essere utile nella gestione del dolore e nei disturbi autoimmuni o infiammatori; tuttavia, è necessaria una maggiore comprensione dei suoi effetti sul corpo.

La ricerca indica che la stimolazione auricolare del nervo vago può influenzare l'attività EEG ed EMG in individui sani e suggerisce un potenziale come trattamento non invasivo per varie condizioni cliniche.

Lo scopo di questo studio è indagare l'efficacia, la sicurezza e l'usabilità del headset indossabile e identificare cambiamenti nei biomarcatori dovuti all'uso della VNS a ultrasuoni. Identificare cambiamenti fisiologici, cognitivi o emotivi potrebbe aiutare a determinare potenziali usi terapeutici futuri per la VNS a ultrasuoni.

Per questo studio, i partecipanti parteciperanno a più visite, con un limite massimo di cinque. I partecipanti saranno assegnati casualmente a ricevere VNS a ultrasuoni nel primo appuntamento e sham nel secondo, o viceversa. Sham consisterà nell'indossare il dispositivo senza che venga erogata stimolazione.

Al primo appuntamento, lo screening di sicurezza sarà confermato utilizzando il questionario di sicurezza VNS a ultrasuoni e sarà ottenuto il consenso informato. Ai partecipanti verrà registrata la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna. Poi, i partecipanti inseriranno un monitor continuo del glucosio (CGM, Dexcom) e riceveranno uno smartwatch Fitbit da indossare per monitorare i segnali fisiologici, l'attività e il sonno durante tutto lo studio.

Per il secondo appuntamento, ai partecipanti verrà chiesto di evitare esercizio fisico e digiunare dal cibo per 12 ore prima dell'arrivo. Verranno registrati marcatori fisiologici (frequenza cardiaca e pressione sanguigna), cognitivi ed emotivi. Potrebbe essere eseguito un ECG pre-, durante e post stimolazione. Potrebbero essere registrati anche dati EEG prima, durante e dopo la stimolazione nello stesso giorno. Potrebbero essere registrati anche ulteriori marcatori fisiologici come la temperatura corporea, la conduttanza cutanea (tramite GSR), o elettrodi auricolari posizionati sulla cymba conchae tramite un elettrodo bipolare.

I partecipanti completeranno questionari sul benessere emotivo e sul sonno, come lo STAI e un breve Oxford-Liverpool Inventory of Feelings and Experiences (O-Life) e sottoporsi a valutazioni cognitive. Questi compiti saranno completati utilizzando PsychoPy o un'applicazione simile e si concentreranno su attenzione, emozione e memoria. Tutti i compiti coinvolgono stimoli visivi con risposte registrate tramite tastiera o mouse, e ciascuno richiede circa 5-10 minuti per essere completato. Questi compiti forniscono una valutazione completa del funzionamento cognitivo ed emotivo e sono adattati per misurare i domini influenzati dalla VNS.

Successivamente, i partecipanti riceveranno l'intervento utilizzando il dispositivo ZenBud o sham per un massimo di 30 minuti. Dopo 30 minuti, il dispositivo si spegnerà automaticamente. I partecipanti completeranno nuovamente le valutazioni fisiologiche, cognitive ed emotive 10 minuti dopo l'inizio della stimolazione e dopo il completamento. I partecipanti completeranno anche i questionari sull'efficacia della cecità e sugli effetti avversi.

Dopo un periodo di washout di una settimana, i partecipanti parteciperanno a un terzo appuntamento. Ai partecipanti verrà chiesto di eventuali cambiamenti di idoneità e confermeranno il consenso continuato. Come nel secondo appuntamento, i partecipanti digiuneranno e si asterranno dall'esercizio fisico per 12 ore prima di sottoporsi all'intervento alternativo (VNS a ultrasuoni o sham) per 30 minuti. Le stesse valutazioni e questionari saranno ripetuti.

Durante la seconda e la terza visita, i partecipanti utilizzeranno il dispositivo ZenBud per un massimo di 30 minuti. Se i partecipanti hanno ricevuto prima la VNS a ultrasuoni reale, riceveranno sham in secondo luogo, e viceversa. Il dispositivo si spegne automaticamente dopo 30 minuti.

Oltre a raccogliere dati demografici e anamnesi durante la prima visita, la seconda e la terza visita includeranno le stesse valutazioni fisiche, cognitive ed emotive prima, durante e dopo la VNS a ultrasuoni. I partecipanti indosseranno un Fitbit durante tutto lo studio per monitorare la frequenza cardiaca e i modelli di sonno.