Icke-invasiv ultraljudsstimulering av den aurikulära vagusnerven (SONIC)

Nervus vagus är den längsta kranialnerven som sträcker sig från medulla oblongata till tjocktarmen och är involverad i det autonoma, kardiovaskulära, respiratoriska, gastrointestinala, immunsystemet och det endokrina systemet. Nervus vagus är en del av kroppens nervsystem och styr specifika kroppsfunktioner såsom humör, andning och hjärtfrekvens, matsmältningssystemet och immunsystemet. Dessa responser är ofrivilliga och kontrolleras inte medvetet. Nervus vagus är en av tolv kranialnerver som förbinder hjärnan med kroppen. Den löper från hjärnstammen till tarmarna och är en del av vila-och-söka-systemet, avgörande för att aktivera parasympatiska nervsystemets avslappningsrespons.

Vagusnervstimulering (VNS) är etablerad som en terapeutisk behandling för epilepsi och visar lovande resultat som behandling för neuropsykiatriska tillstånd som läkemedelsresistent depression och huvudvärk. Stimulering av nervus vagus kan utföras antingen invasivt via en kirurgisk implantat eller icke-invasivt (transkutant). Transkutan VNS kan levereras via örat, genom stimulering av nervus vagus aurikulära gren, eller vid halsen, genom stimulering av den cervikala grenen. Invasiv VNS innebär implantation av en pulsgenerator ansluten till elektroder placerade runt den cervikala nervus vagus; implantation kan leda till infektion runt operationssåret, smärta och peri-incisionellt hematom.

Traditionsenligt är VNS elektrisk, vilket medför tekniska begränsningar eftersom stimulerande strömmar leds olika beroende på vävnad, och det är utmanande att kontrollera strömmens fokus och riktning när den sprider sig. I tVNS är det omöjligt att med absolut säkerhet avgöra om, och i vilken utsträckning, den administrerade elektriska strömmen når nervus vagus.

Ultraljudsstimulering av nervus vagus är ett alternativ till elektrisk stimulering genom användning av högfrekventa ljudvågor, som stimulerar centrala nervsystemet. ZenBud-enheten använder ultraljudsstimulering på nervus vagus gren som löper genom örområdet. Att applicera pulser istället för en elektrisk ström övervinner tekniska problem relaterade till elektrisk ledningsförmåga. Ultraljudsstimulering möjliggör riktad aktivering, vilket ökar sannolikheten att stimuleringen når sin avsedda plats. ZenBud-enheter har visats vara säkra att använda bland friska vuxna och har fått CE-märkning efter utvärderingar utförda vid University of Nottingham.

Anatomiska studier föreslår att direkt stimulering av nervus vagus fibrer i örområdet kan producera liknande effekter som invasiv VNS och minska somatiska symptom av mild till måttlig depression och epilepsi, vilket undviker behovet av kirurgi, vilket är en vanlig egenskap hos invasiv VNS. Närvaron av tVNS har associerats med förbättringar i psykologiskt välbefinnande. Djurstudier antyder att stimulering av örområdet och dess nervus vagus fibrer producerar fysiologiska förändringar såsom minskad hjärtfrekvens och arteriellt tryck. Studier har visat att VNS kan vara effektivt för att behandla epilepsi och depression, och det finns bevis för att det kan vara användbart vid smärtbehandling och autoimmuna eller inflammatoriska störningar; dock krävs en större förståelse av dess effekter på kroppen.

Forskning indikerar att aurikulär vagusnervstimulering kan påverka EEG- och EMG-aktivitet hos friska individer och antyder potential som en icke-invasiv behandling för olika kliniska tillstånd.

Syftet med denna studie är att undersöka effektiviteten, säkerheten och användbarheten av den bärbara headseten och att identifiera förändringar i biomarkörer på grund av användning av ultraljuds-VNS. Att identifiera fysiologiska, kognitiva eller emotionella förändringar kan hjälpa till att avgöra potentiella framtida terapeutiska användningsområden för U-VNS.

För denna studie kommer deltagarna att delta i flera besök, med en övre gräns på fem. Deltagarna kommer att slumpmässigt fördelas till att antingen få U-VNS vid det första mötet och placebo vid det andra, eller vice versa. Placebo kommer att bestå av att bära enheten utan att stimulering levereras.

Vid det första mötet kommer säkerhetsgenomgång att bekräftas med hjälp av U-VNS säkerhetsfrågeformulär, och informerat samtycke kommer att erhållas. Deltagarna kommer att få sin hjärtfrekvens och blodtryck registrerade. Sedan kommer deltagarna att sätta in en kontinuerlig glukosmonitor (CGM, Dexcom) och få en Fitbit-smartklocka att bära för övervakning av fysiologiska signaler, aktivitet och sömn under hela studien.

För det andra mötet kommer deltagarna att ombedjas att undvika motion och fasta från mat i 12 timmar före ankomst. Fysiologiska (hjärtfrekvens och blodtryck), kognitiva och emotionella markörer kommer att registreras. Ett pre-, under- och post-stimulering EKG kan utföras. EEG-data kan också registreras före, under och efter stimulering samma dag. Ytterligare fysiologiska markörer såsom kroppstemperatur, hudkonduktans (via GSR), eller öron-elektroder placerade på cymba conchae via en bipolär elektrod kan också registreras.

Deltagarna kommer att fylla i frågeformulär om emotionellt välbefinnande och sömn, såsom STAI och en kort Oxford-Liverpool Inventory of Feelings and Experiences (O-Life) och genomgå kognitiva bedömningar. Dessa uppgifter kommer att slutföras med hjälp av PsychoPy eller en liknande applikation och kommer att fokusera på uppmärksamhet, emotion och minne. Alla uppgifter involverar visuella stimuli med responser registrerade via tangentbord eller mus, och varje tar ungefär 5-10 minuter att slutföra. Dessa uppgifter ger en omfattande bedömning av kognitiv och emotionell funktion och är skräddarsydda för att mäta domäner som påverkas av VNS.

Efter detta kommer deltagarna att få interventionen med hjälp av ZenBud- eller placeboprodukten i upp till 30 minuter. Efter 30 minuter stängs enheten automatiskt av. Deltagarna kommer återigen att slutföra de fysiologiska, kognitiva och emotionella bedömningarna 10 minuter efter stimuleringsstart och efter slutförande. Deltagarna kommer också att fylla i frågeformulär om förblindningens effektivitet och biverkningar.

Efter en veckas uttvättningsperiod kommer deltagarna att delta i ett tredje möte. Deltagarna kommer att tillfrågas om eventuella förändringar i behörighet och bekräfta fortsatt samtycke. Som vid det andra mötet kommer deltagarna att fasta och avstå från motion i 12 timmar innan de genomgår den alternativa interventionen (U-VNS eller placebo) i 30 minuter. Samma bedömningar och frågeformulär kommer att upprepas.

Under det andra och tredje besöket kommer deltagarna att använda ZenBud-enheten i upp till 30 minuter. Om deltagarna fick riktig U-VNS först, kommer de att få placebo sedan, och vice versa. Enheten stängs automatiskt av efter 30 minuter.

Förutom att samla in demografiska data och medicinsk historia under det första besöket, kommer det andra och tredje besöket att inkludera samma fysiska, kognitiva och emotionella bedömningar före, under och efter U-VNS. Deltagarna kommer att bära en Fitbit under hela studien för att övervaka hjärtfrekvens och sömnönster