Comprendre les effets de la stimulation transauriculaire non invasive du nerf vague sur l’EEG et la VFC
Summary
Ce protocole fournit des informations sur la façon d’appliquer la stimulation transcutanée du nerf vague auriculaire (taVNS) dans un essai clinique, y compris des biomarqueurs potentiels tels que les paramètres EEG et la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) pour mesurer l’effet de ce traitement sur le système nerveux autonome.
Abstract
Plusieurs études ont démontré des résultats prometteurs de la stimulation transcutanée du nerf vague auriculaire (taVNS) dans le traitement de divers troubles ; Cependant, aucune étude mécaniste n’a examiné les effets de cette technique sur le réseau neuronal et le système nerveux autonome. Cette étude vise à décrire comment le taVNS peut affecter les mesures EEG, la VFC et les niveaux de douleur. Les sujets sains ont été répartis au hasard en deux groupes : le groupe taVNS actif et le groupe taVNS fictif. L’électroencéphalographie (EEG) et la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) ont été enregistrées au départ, 30 min, et après 60 min de 30 Hz, de 200 à 250 μs taVNS, ou stimulation simulée, et les différences entre les mesures ont été calculées. En ce qui concerne les projections vagales, certaines études ont démontré le rôle du nerf vague dans la modulation de l’activité cérébrale, du système autonome et des voies de la douleur. Cependant, des données supplémentaires sont encore nécessaires pour comprendre les mécanismes de taVNS sur ces systèmes. Dans ce contexte, cette étude présente des méthodes pour fournir des données permettant une discussion plus approfondie sur les impacts physiologiques de cette technique, ce qui peut aider à de futures investigations thérapeutiques dans diverses conditions.
Introduction
La stimulation transauriculaire du nerf vague (taVNS) est une technique de neuromodulation récente qui ne nécessite pas de chirurgie et utilise un dispositif de stimulation non invasif placé au niveau de la conque ou du tragus de l’oreille. Par conséquent, il est plus accessible et plus sûr pour les patients1. Au cours des dernières années, le domaine taVNS s’est rapidement développé, se concentrant principalement sur les essais cliniques démontrant des avantages thérapeutiques potentiels pour diverses affections pathologiques, notamment l’épilepsie, la dépression, les acouphènes, la maladie de Parkinson, l’intolérance au glucose, la schizophrénie et la fibrillation auriculaire2. Il y a beaucoup à discuter de taVNS et de ses effets sur les processus biologiques dans les systèmes centraux et périphériques. Idéalement, un marqueur biologique pourrait démontrer que la branche auriculaire du vague a été stimulée, affectant les structures intracrâniennes et permettant aux chercheurs d’analyser comment le taVNS affecte la fonction physiologique. Néanmoins, sans un biomarqueur digne de confiance, il n’est pas facile de comprendre ce que signifient les données taVNS et comment les interpréter efficacement.
L’électroencéphalographie (EEG) est un outil d’imagerie encourageant à fournir des biomarqueurs pour le taVNS. Il s’agit d’une approche non invasive, fiable et peu coûteuse pour mesurer et quantifier l’activité corticale 3,4. Suite à ce processus, notre groupe a effectué une revue systématique, démontrant des détails élémentaires que taVNS pouvait influencer l’activité corticale, principalement l’augmentation de l’activité du spectre de puissance EEG dans les basses fréquences (delta et thêta). Cependant, divers résultats dans des fréquences plus élevées (alpha) et des changements dans les composants précoces de l’ERP liés aux tâches inhibitrices ont également été détectés. Une grande hétérogénéité entre les études a été constatée ; par conséquent, des études plus homogènes, plus significatives et bien planifiées sont essentielles pour tirer des conclusions plus solides sur les effets du taVNS sur l’activité cérébrale mesurée par EEG3. L’évaluation de l’EEG pendant le taVNS pourrait faire progresser les recherches futures sur l’intégration des deux techniques pour un outil de surveillance mobile, en boucle fermée et de stimulation non invasive pour affecter l’activité oscillatoire cérébrale4.
L’asymétrie alpha, qui évalue l’activité relative de la bande alpha entre les hémisphères cérébraux, en particulier au niveau des électrodes frontales, est un biomarqueur EEG fréquemment étudié. La littérature antérieure a utilisé ce biomarqueur pour analyser l’hypothèse d’approche-retrait 5,6, qui soutient que le côté frontal droit du cerveau est associé aux comportements de retrait. En revanche, le côté frontal gauche est associé aux comportements d’approche. Étant donné que l’alpha est associé à une faible activité cérébrale, une augmentation de l’alpha du côté gauche du cerveau suggère une activité plus faible et peut montrer un manque de comportement d’approche. Ce concept aide à expliquer certains résultats dans la bande alpha de l’hémisphère gauche chez les patients déprimés7. De plus, les électrodes EEG enregistrent l’activité des populations neuronales, en examinant la connectivité fonctionnelle (FC) ou les changements dans les réseaux cérébraux à grande échelle, tels que le réseau en mode par défaut (DMN)7,8.
Sur cette base, l’électroencéphalographie quantitative peut être utilisée pour évaluer les effets du taVNS sur l’activité cérébrale ; Cependant, d’autres études sont nécessaires pour démontrer systématiquement les paramètres et les effets spécifiques qui mettraient en évidence la stimulation non invasive par la branche auriculaire du nerf vague.
À la périphérie, le nerf vague et le système nerveux sympathique interviennent dans la fonction contractile et électrique du cœur9. Cette régulation favorise la capacité du stimulateur cardiaque et la contrôle par le biais de manifestations physiologiques du corps, connues sous le nom de dépolarisations des sinus. La variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) enregistre les changements par battement de la dépolarisation des sinus, décrivant ainsi de manière non invasive les influences vagales sur le nœud sinusal10. Compte tenu de cette fonction, la VFC a été considérée et étudiée comme un biomarqueur important de la fonction neurocardiaque associé au bien-être d’un individu et à la probabilité de morbidité, de mortalité et de stress11,12.
Dans le contexte de taVNS, la VFC a été enregistrée dans de nombreux essais, et on a pensé que la stimulation modulait la VFC 9,11,12. Étant donné que la diminution de la VFC a été liée à la morbidité et à la mortalité de différentes maladies par des mécanismes tels que l’hyperactivité du système nerveux sympathique, la réponse inflammatoire et le stress oxydatif, on pense que la modulation du nerf vague de taVNS a un impact direct sur la VFC et sa régulation des sinus13,14. En fait, certains essais ont déjà indiqué que le taVNS peut augmenter la VFC chez les sujets sains, soutenant ainsi cette hypothèse15,16. Cependant, il est encore nécessaire de mieux comprendre si différents paramètres taVNS peuvent affecter différemment la VRC.
À l’heure actuelle, aucune étude mécaniste n’a examiné ensemble les effets de cette technique sur le réseau neuronal taVNS et le système nerveux autonome. Par conséquent, ce protocole vise à évaluer comment le taVNS peut affecter les mesures EEG et la VFC et à évaluer son innocuité. De plus, cela vise également à identifier les prédicteurs qui peuvent influencer la réponse à taVNS. Comprendre les variables associées à la réponse au taVNS peut aider à concevoir de futurs essais cliniques pour maximiser les effets de cette intervention.
Protocol
Representative Results
Discussion
La stimulation transauriculaire du nerf vague (taVNS) apparaît comme une voie thérapeutique prometteuse pour traiter plusieurs affections neuropsychiatriques. Les troubles de l’humeur, tels que la dépression et l’anxiété, représentent un fardeau important pour la santé mondiale, surtout après la pandémie deCOVID-19 19. Des études récentes explorant le taVNS ont montré le potentiel de soulager les symptômes associés à ces troubles.
Le nerf vague joue …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
L’auteur remercie l’équipe de recherche (Maria Fernanda Andrade, Allison Kim, Robin Heemels).
Materials
| Articulated arm | Electrical Geodesics, Inc. | 20090645 | |
| Baby shampoo | Dynarex | 1396 | |
| Charge Cable | NEURIVE Co. | HV12303003 | |
| Computer | Apple | YM92704U4PC | |
| Condutive eartip | NEURIVE Co. | HV12303003 | |
| Earset | NEURIVE Co. | HV12303003 | |
| EEG 64-channel cap | Electrical Geodesics, Inc. | H11333 | |
| Heart rate sensor | Polar | M311370175396 | |
| Monitor | Dell | REVA01 | |
| Net Amps 300 | Electrical Geodesics, Inc. | A09370244 | |
| Peltier thermode | Advanced Medical Systems, Ramat Yishai, Isreal | ||
| Potassium Chloride (dry) | Electrical Geodesics, Inc. | 820127755 | |
| Rally | Mass General Brigham Research | online platform | |
| Research Electronic Data Capture (REDCap) | Vanderbilt | web-based software platform | |
| Thermosensory Stimulator | Medoc Ltd | 1241 | |
| Transauricular vagus nerve stimulator | NEURIVE Co. | HV12303003 |
Riferimenti
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