Nieinwazyjna ultrasonograficzna stymulacja nerwu błędnego metodą małżowinową (SONIC)

Nerw błędny jest najdłuższym nerwem czaszkowym, biegnącym od rdzenia przedłużonego do jelita grubego, zaangażowanym w autonomiczny, sercowo-naczyniowy, oddechowy, pokarmowy, immunologiczny i hormonalny układ organizmu. Nerwy błędne są częścią układu nerwowego organizmu i kontrolują określone funkcje ciała, takie jak nastrój, oddychanie i tętno, układ trawienny oraz układ odpornościowy. Te reakcje są mimowolne i nie są świadomie kontrolowane. Nerw błędny jest jednym z dwunastu nerwów czaszkowych łączących mózg z ciałem. Biegnie on od pnia mózgu do jelit i jest częścią układu odpoczynku i trawienia, kluczowego dla uruchomienia reakcji relaksacyjnej przywspółczulnego układu nerwowego.

Stymulacja nerwu błędnego (VNS) jest ustaloną terapeutyczną metodą leczenia padaczki i obiecuje jako leczenie w neuropsychiatrycznych schorzeniach, takich jak lekooporna depresja i bóle głowy. Stymulację nerwu błędnego można przeprowadzić inwazyjnie poprzez implant chirurgiczny lub nieinwazyjnie (przezskórnie). Przezskórna VNS może być dostarczana przez ucho, stymulując gałąź uszną nerwu błędnego, lub przez szyję, stymulując gałąź szyjną. Inwazyjna VNS wymaga wszczepienia urządzenia generującego impulsy połączonego z elektrodami umieszczonymi wokół szyjnego nerwu błędnego; implantacja może prowadzić do infekcji wokół miejsca rany, bólu i krwiaka okołooperacyjnego.

Tradycyjnie VNS jest elektryczna, co stwarza ograniczenia techniczne, ponieważ prądy stymulujące są przewodzone różnie w zależności od tkanki, a kontrola skupienia i kierunku prądu jest trudna, gdyż się rozprasza. W tVNS niemożliwe jest określenie z absolutną pewnością, czy i w jakim stopniu podany prąd elektryczny dociera do nerwu błędnego.

Stymulacja nerwu błędnego ultradźwiękami jest alternatywą dla stymulacji elektrycznej poprzez zastosowanie wysokoczęstotliwościowych fal dźwiękowych, które stymulują centralny układ nerwowy. Urządzenie ZenBud wykorzystuje stymulację ultradźwiękową na gałęzi nerwu błędnego biegnącej przez obszar ucha. Stosowanie impulsów zamiast prądu elektrycznego pokonuje problemy techniczne związane z przewodnictwem elektrycznym. Stymulacja ultradźwiękowa umożliwia celowaną aktywację, zwiększając prawdopodobieństwo, że stymulacja dotrze do zamierzonego miejsca. Urządzenia ZenBud są udokumentowane jako bezpieczne w użyciu wśród zdrowych dorosłych i otrzymały znak CE po ocenach przeprowadzonych na Uniwersytecie Nottingham.

Badania anatomiczne sugerują, że bezpośrednia stymulacja włókien nerwu błędnego w obszarze ucha może wywoływać podobne efekty jak inwazyjna VNS i redukować somatyczne objawy łagodnej do umiarkowanej depresji i padaczki, unikając konieczności operacji, która jest powszechną cechą inwazyjnej VNS. Obecność tVNS wiązała się z poprawą dobrostanu psychicznego. Badania na zwierzętach sugerują, że stymulacja obszaru ucha i jego włókien nerwu błędnego wywołuje zmiany fizjologiczne, takie jak obniżenie tętna i ciśnienia tętniczego. Badania wykazały, że VNS może być skuteczna w leczeniu padaczki i depresji, a istnieją dowody, że może być przydatna w zarządzaniu bólem oraz w zaburzeniach autoimmunologicznych lub zapalnych; jednak wymagane jest lepsze zrozumienie jej wpływu na organizm.

Badania wskazują, że uszna stymulacja nerwu błędnego może wpływać na aktywność EEG i EMG u zdrowych osób i sugeruje potencjał jako nieinwazyjne leczenie różnych schorzeń klinicznych.

Celem tego badania jest zbadanie skuteczności, bezpieczeństwa i użyteczności noszonego zestawu słuchawkowego oraz zidentyfikowanie zmian w biomarkerach spowodowanych użyciem ultradźwiękowej VNS. Identyfikacja fizjologicznych, poznawczych lub emocjonalnych zmian może pomóc w określeniu potencjalnych przyszłych zastosowań terapeutycznych dla U-VNS.

W tym badaniu uczestnicy będą uczestniczyć w wielu wizytach, z górnym limitem pięciu. Uczestnicy zostaną losowo przydzieleni do otrzymania U-VNS podczas pierwszej wizyty i placebo podczas drugiej, lub odwrotnie. Placebo będzie polegało na noszeniu urządzenia bez dostarczania stymulacji.

Podczas pierwszej wizyty bezpieczeństwo zostanie potwierdzone za pomocą kwestionariusza bezpieczeństwa U-VNS i zostanie uzyskana świadoma zgoda. U uczestników zostaną zarejestrowane tętno i ciśnienie krwi. Następnie uczestnicy założą ciągły monitor glukozy (CGM, Dexcom) i otrzymają smartwatch Fitbit do noszenia w celu monitorowania sygnałów fizjologicznych, aktywności i snu przez całe badanie.

Na drugą wizytę uczestnicy zostaną poproszeni o unikanie ćwiczeń i post od jedzenia przez 12 godzin przed przybyciem. Zostaną zarejestrowane markery fizjologiczne (tętno i ciśnienie krwi), poznawcze i emocjonalne. Może zostać wykonane EKG przed, w trakcie i po stymulacji. Dane EEG również mogą być rejestrowane przed, w trakcie i po stymulacji tego samego dnia. Dodatkowe markery fizjologiczne, takie jak temperatura ciała, przewodnictwo skóry (poprzez GSR) lub elektrody uszne umieszczone na muszli małżowiny usznej za pomocą elektrody bipolarnej, również mogą być rejestrowane.

Uczestnicy wypełnią kwestionariusze dotyczące dobrostanu emocjonalnego i snu, takie jak STAI i krótki inwentarz doświadczeń i uczuć Oxford-Liverpool (O-Life), oraz przejdą oceny poznawcze. Zadania te będą wykonane za pomocą PsychoPy lub podobnej aplikacji i skupią się na uwadze, emocjach i pamięci. Wszystkie zadania obejmują bodźce wizualne z odpowiedziami rejestrowanymi za pomocą klawiatury lub myszy, a każde zajmuje około 5-10 minut do ukończenia. Zadania te zapewniają kompleksową ocenę funkcjonowania poznawczego i emocjonalnego i są dostosowane do mierzenia obszarów wpływanych przez VNS.

Następnie uczestnicy otrzymają interwencję za pomocą urządzenia ZenBud lub placebo przez maksymalnie 30 minut. Po 30 minutach urządzenie automatycznie się wyłączy. Uczestnicy ponownie wykonają oceny fizjologiczne, poznawcze i emocjonalne 10 minut po rozpoczęciu stymulacji i po jej zakończeniu. Uczestnicy również wypełnią kwestionariusze dotyczące skuteczności zaślepienia i działań niepożądanych.

Po tygodniowym okresie wypłukania uczestnicy wezmą udział w trzeciej wizycie. Uczestnicy zostaną zapytani o wszelkie zmiany w kwalifikowalności i potwierdzą kontynuację zgody. Podobnie jak podczas drugiej wizyty, uczestnicy będą pościć i powstrzymywać się od ćwiczeń przez 12 godzin przed poddaniem się alternatywnej interwencji (U-VNS lub placebo) przez 30 minut. Te same oceny i kwestionariusze zostaną powtórzone.

Podczas drugiej i trzeciej wizyty uczestnicy będą używać urządzenia ZenBud przez maksymalnie 30 minut. Jeśli uczestnicy najpierw otrzymali prawdziwą U-VNS, to następnie otrzymają placebo, i odwrotnie. Urządzenie automatycznie wyłącza się po 30 minutach.

Oprócz zbierania danych demograficznych i historii medycznej podczas pierwszej wizyty, druga i trzecia wizyta będą obejmować te same oceny fizyczne, poznawcze i emocjonalne przed, w trakcie i po U-VNS. Uczestnicy będą nosić Fitbit przez całe badanie, aby monitorować tętno i wzorce snu.