Niet-invasieve ultrasonische auriculaire vaguszenuwstimulatie (SONIC)

De nervus vagus is de langste hersenzenuw die van de medulla naar de dikke darm loopt en betrokken is bij het autonome, cardiovasculaire, respiratoire, gastro-intestinale, immuun- en endocriene systeem. De nervus vagus maakt deel uit van het zenuwstelsel van het lichaam en regelt specifieke lichaamsfuncties zoals stemming, ademhaling en hartslag, het spijsverteringsstelsel en het immuunsysteem. Deze reacties zijn onvrijwillig en worden niet bewust gecontroleerd. De nervus vagus is een van de twaalf hersenzenuwen die de hersenen met het lichaam verbinden. Hij loopt van de hersenstam naar de darmen en maakt deel uit van het rust- en verteringssysteem, cruciaal voor het ontgrendelen van de ontspanningsreactie van het parasympathische zenuwstelsel.

Vaguszenuwstimulatie (VNS) is gevestigd als een therapeutische behandeling voor epilepsie en heeft potentieel als behandeling voor neuropsychiatrische aandoeningen zoals medicatieresistente depressie en hoofdpijn. Stimulatie van de nervus vagus kan invasief plaatsvinden via een chirurgische implantaat of niet-invasief (transcutaan). Transcutane VNS kan via het oor worden toegediend, waarbij de auriculaire tak van de nervus vagus wordt gestimuleerd, of bij de nek, waarbij de cervicale tak wordt gestimuleerd. Invasieve VNS omvat de implantatie van een pulsgeneerderapparaat verbonden met elektroden rond de cervicale nervus vagus; implantatie kan leiden tot infectie rond de wondplaats, pijn en peri-incisioneel hematoom.

Traditioneel is VNS elektrisch, wat technische beperkingen met zich meebrengt aangezien stimulerende stromen verschillend worden geleid afhankelijk van het weefsel, en het beheersen van de focus en richting van de stroom uitdagend is omdat deze diffundeert. In tVNS is het onmogelijk met absolute zekerheid vast te stellen of, en in welke mate, de toegediende elektrische stroom de nervus vagus bereikt.

Ultrasoonstimulatie van de nervus vagus is een alternatief voor elektrische stimulatie door het gebruik van hoogfrequente geluidsgolven, die het centrale zenuwstelsel stimuleren. Het ZenBud-apparaat gebruikt ultrasoonstimulatie op de tak van de nervus vagus die door het oorgebied loopt. Het toepassen van pulsen in plaats van een elektrische stroom overwint technische problemen gerelateerd aan elektrische geleiding. Ultrasoonstimulatie maakt gerichte activering mogelijk, waardoor de kans groter wordt dat de stimulatie de beoogde locatie bereikt. ZenBud-apparaten zijn bewezen veilig in gebruik bij gezonde volwassenen en hebben CE-markering ontvangen na beoordelingen uitgevoerd aan de Universiteit van Nottingham.

Anatomische studies stellen voor dat directe stimulatie van de vaguszenuwvezels in het oorgebied vergelijkbare effecten kan produceren als invasieve VNS en somatische symptomen van milde tot matige depressie en epilepsie kan verminderen, waardoor chirurgie vermeden wordt, wat een veelvoorkomend kenmerk is van invasieve VNS. De aanwezigheid van tVNS is geassocieerd met verbeteringen in psychologisch welzijn. Dierstudies suggereren dat stimulatie van het oorgebied en zijn vaguszenuwvezels fysiologische veranderingen produceert zoals verlaagde hartslag en arteriële druk. Studies hebben aangetoond dat VNS effectief kan zijn bij de behandeling van epilepsie en depressie, en er is bewijs dat het nuttig kan zijn bij pijnmanagement en auto-immuun- of ontstekingsaandoeningen; echter is een beter begrip van de effecten op het lichaam vereist.

Onderzoek geeft aan dat auriculaire vaguszenuwstimulatie EEG- en EMG-activiteit bij gezonde individuen kan beïnvloeden en potentieel suggereert als een niet-invasieve behandeling voor diverse klinische aandoeningen.

Het doel van deze studie is om de effectiviteit, veiligheid en bruikbaarheid van de draagbare hoofdtelefoon te onderzoeken en veranderingen in biomarkers te identificeren als gevolg van het gebruik van ultrasone VNS. Het identificeren van fysiologische, cognitieve of emotionele veranderingen kan helpen potentiële toekomstige therapeutische toepassingen voor U-VNS te bepalen.

Voor deze studie zullen deelnemers meerdere bezoeken bijwonen, met een maximum van vijf. Deelnemers zullen willekeurig worden toegewezen om ofwel U-VNS in de eerste afspraak en sham in de tweede te ontvangen, of vice versa. Sham zal bestaan uit het dragen van het apparaat zonder stimulatie.

Tijdens de eerste afspraak zal veiligheidsscreening worden bevestigd met behulp van de U-VNS-veiligheidsvragenlijst, en geïnformeerde toestemming zal worden verkregen. Deelnemers zullen hartslag en bloeddruk laten registreren. Vervolgens zullen deelnemers een continue glucosemonitor (CGM, Dexcom) inbrengen en een Fitbit-smartwatch krijgen om te dragen voor het monitoren van fysiologische signalen, activiteit en slaap gedurende de studie.

Voor de tweede afspraak wordt deelnemers gevraagd om lichaamsbeweging te vermijden en 12 uur voor aankomst te vasten van voedsel. Fysiologische (hartslag en bloeddruk), cognitieve en emotionele markers zullen worden geregistreerd. Een ECG voor, tijdens en na stimulatie kan worden uitgevoerd. EEG-gegevens kunnen ook worden geregistreerd voor, tijdens en na stimulatie op dezelfde dag. Aanvullende fysiologische markers zoals lichaamstemperatuur, huidgeleiding (via GSR), of oorelektroden geplaatst op de cymba conchae via een bipolaire elektrode kunnen ook worden geregistreerd.

Deelnemers zullen vragenlijsten invullen over emotioneel welzijn en slaap, zoals de STAI en een korte Oxford-Liverpool Inventory of Feelings and Experiences (O-Life), en cognitieve beoordelingen ondergaan. Deze taken zullen worden voltooid met PsychoPy of een vergelijkbare applicatie en zullen zich richten op aandacht, emotie en geheugen. Alle taken omvatten visuele stimuli met reacties geregistreerd via toetsenbord of muis, en elke taak duurt ongeveer 5-10 minuten om te voltooien. Deze taken bieden een uitgebreide beoordeling van cognitief en emotioneel functioneren en zijn afgestemd op het meten van domeinen beïnvloed door VNS.

Hierna zullen deelnemers de interventie ontvangen met het ZenBud- of sham-apparaat voor maximaal 30 minuten. Na 30 minuten zal het apparaat automatisch uitschakelen. Deelnemers zullen opnieuw de fysiologische, cognitieve en emotionele beoordelingen voltooien 10 minuten na stimulatie-start en na voltooiing. De deelnemers zullen ook de effectiviteit van blindering en bijwerkingenvragenlijsten invullen.

Na een wash-outperiode van één week zullen deelnemers een derde afspraak bijwonen. Deelnemers zullen worden gevraagd naar eventuele veranderingen in geschiktheid en zullen voortgezette toestemming bevestigen. Zoals in de tweede afspraak zullen deelnemers vasten en zich onthouden van lichaamsbeweging gedurende 12 uur voordat ze de alternatieve interventie (U-VNS of sham) ondergaan voor 30 minuten. Dezelfde beoordelingen en vragenlijsten zullen worden herhaald.

Tijdens het tweede en derde bezoek zullen deelnemers het ZenBud-apparaat gebruiken voor maximaal 30 minuten. Als de deelnemers eerst echte U-VNS ontvingen, zullen ze daarna sham ontvangen, en vice versa. Het apparaat schakelt automatisch uit na 30 minuten.

Afgezien van het verzamelen van demografische gegevens en medische geschiedenis tijdens het eerste bezoek, zullen het tweede en derde bezoek dezelfde fysieke, cognitieve en emotionele beoordelingen omvatten voor, tijdens en na U-VNS. Deelnemers zullen gedurende de hele studie een Fitbit dragen om hartslag en slaappatronen te monitoren