Tempo de aplicação taVNS durante tarefa sensório-motora robótica (SMTaVNS2024)

Visão geral:

Este estudo se concentra no potencial da estimulação do nervo vago auricular transcutâneo (taVNS) na neurorreabilitação motora para condições como doença de Parkinson, lesão cerebral traumática, lesão da medula espinhal e acidente vascular cerebral. taVNS, aprovado para diversas condições neurológicas e conhecido por sua segurança, ativa neuromoduladores contribuindo para a plasticidade e aprendizagem motora. No entanto, os parâmetros de estimulação ideais, especialmente o tempo durante o movimento, não são totalmente explorados.

Metas de estudo:

Objetivo primário: Avaliar a viabilidade e os efeitos de diferentes protocolos de temporização taVNS em uma tarefa sensório-motora robótica na aprendizagem e adaptação sensório-motora. A hipótese é que a variação dos tempos de movimento do taVNS influenciará as medidas de viabilidade subjetivas e objetivas e a adaptação sensório-motora.

Objetivos secundários: Comparar a cinemática do movimento e contrastar os efeitos de estimulação percebidos com resultados fisiológicos medidos e métricas de desempenho de tarefas.

Metodologia:

O estudo será conduzido na ETH Zurique com indivíduos saudáveis ​​usando uma tarefa sensório-motora robótica para avaliar a viabilidade de taVNS cronometrados por movimento e sua influência na aprendizagem de novas habilidades sensório-motoras.

Os participantes receberão diferentes tempos de estimulação, com o estudo avaliando o aprendizado motor e a consistência do desempenho em um máximo de 6 sessões ou até que 70% de sucesso seja alcançado em duas sessões sucessivas.

O desenho do estudo é cego, pseudo-randomizado, exploratório e longitudinal, empregando controles como nenhuma estimulação e estimulação cronometrada aleatoriamente.

Detalhes da intervenção:

Antes de cada sessão, dois eletrodos (por ex. As almofadas TensCare) serão conectadas ao gerador de pulso e 1) colocadas nas conchas dos címbalos da orelha e 2) no tragus da orelha, permitindo que um trem de pulso bifásico taVNS descrito anteriormente viaje. Aqui, pulsos quadrados bifásicos de largura de 250 ms são enviados na frequência de 25 Hz por 0,5 s com uma aptidão máxima de 3 mA. Os pulsos de estimulação são controlados por corrente, limitados a 50 V e regulados por um gerador de pulsos que limita a corrente entregue no hardware por projeto com resistores e diodos seriais.

No início da sessão, os participantes usarão uma GUI python para calibrar a amplitude taVNS desejada, aumentando-a gradualmente do mínimo de 0,1 mA até a amplitude máxima tolerada abaixo de 3 mA nos intervalos de 0,1 mA. O nível de intensidade será definido para 90% da amplitude máxima tolerada pela pessoa (típico ~1,5-2 mA e limitado a 3mA, que está significativamente abaixo do limite de segurança de 50mA (de acordo com a IEC 60601-2-10: 2012). Este procedimento leva de 1 a 2 minutos. Após a calibração, terá início a sessão com a tarefa sensório-motora.

Tarefa sensório-motora A tarefa sensório-motora utiliza um efetor final háptico comercial (sistemas Touch, 3D), uma alça impressa em 3D personalizada e um ambiente de realidade virtual, implementado em python e PsychoPy em um laptop Microsoft Windows. O manipulandum robótico é sincronizado com um cursor circular de 1cm na área de trabalho do ambiente virtual. Além disso, um apoio de braço (SaeboMas Mini) é usado para apoiar o braço contra a gravidade para reduzir a fadiga e manter o braço na posição correta - o cotovelo fica 90 graus perpendicular ao solo.

O objetivo da tarefa sensório-motora é atingir um alvo de 2,4 cm a uma distância de 10 cm de uma posição inicial, ambos representados visualmente no ambiente virtual. Para completar com sucesso um teste, o participante deve atingir o alvo dentro de um limite de tempo de 0,5 s +/- 0,067 s. Haverá um tom de 0,5 s notificando a duração alvo do movimento. Durante este movimento, a posição do cursor fica oculta e não é exibida na tela (nas fases de perturbação e retenção), a fim de forçar a adaptação motora feedforward, em vez do controle de feedback guiado visualmente, pois a adaptação feedforward pode ser prejudicada em pacientes com AVC. Os resultados de cada tentativa são exibidos como 3 possibilidades distintas – correta, meta alcançada muito rapidamente ou meta não alcançada. O sujeito será notificado do resultado do teste quando o alvo ficar verde, laranja ou vermelho, respectivamente. Posteriormente, o local de início será exibido para o participante retornar. Após 1-3 s dentro do ponto inicial, uma nova tentativa será iniciada.

Os participantes realizarão 75 testes de linha de base (sem rotação visuomotora) para se familiarizarem com o manipulando robótico e o ambiente. Em seguida, os participantes realizarão 150 tentativas adicionais na condição desafiada com um campo rotacional virtual (rotação/perturbação visuomotora), exibido na tela. Os sujeitos não serão informados sobre a natureza do desafio sensório-motor e terão que aprender progressivamente o mapeamento corretivo para se adaptarem à perturbação. Nenhuma força externa será aplicada e o efetor final háptico é usado exclusivamente para medir a cinemática do ponto final do cabo. Em seguida, os sujeitos realizarão 50 tentativas dos mesmos testes de linha de base (wash-out) e, finalmente, mais 50 tentativas do campo rotacional (retenção). Espera-se que o requisito de tempo seja de 5 a 10 minutos para a configuração e explicações e ~30 minutos para a tarefa sensório-motora. Os dados de cada tentativa serão armazenados contendo a posição do cursor, informações de sucesso/falha e tempo para análise posterior. Dados cinemáticos de movimento adicionais podem ser coletados usando sensores IMU usados ​​no pulso. A IMU registra medições de aceleração e giroscópio e registra dados no computador experimental a uma taxa de 120 Hz. Além disso, todos os dados relativos à estimulação serão armazenados, incluindo tempo, medições de impedância e todos os comandos de comunicação de e para o estimulador.

Significância da pesquisa:

As descobertas podem informar futuros estudos clínicos em neurorreabilitação. O estudo utiliza um dispositivo háptico “Touch™” para a tarefa, garantindo segurança e conforto ao participante.

Os potenciais efeitos colaterais do taVNS são mínimos e monitorados de perto.