비침습적 경귓바퀴 미주 신경 자극이 EEG 및 HRV에 미치는 영향 이해
Summary
이 프로토콜은 자율 신경계에 대한 이 치료의 효과를 측정하기 위해 EEG 지표 및 심박 변이도(HRV)와 같은 잠재적 바이오마커를 포함하여 임상 시험에서 경피적 귀 미주 신경 자극(taVNS)을 적용하는 방법에 대한 정보를 제공합니다.
Abstract
여러 연구에서 다양한 질환을 치료하는 데 있어 경피적 귀 미주 신경 자극(taVNS)의 유망한 결과를 입증했습니다. 그러나 이 기술의 신경망과 자율 신경계의 영향을 조사한 기계론적 연구는 없습니다. 이 연구는 taVNS가 EEG 지표, HRV 및 통증 수준에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 설명하는 것을 목표로 합니다. 건강한 피험자는 활성 taVNS 그룹과 가짜 taVNS 그룹의 두 그룹으로 무작위로 할당되었습니다. 뇌파검사(EEG) 및 심박변이도(HRV)는 기준선, 30분 및 30Hz, 200-250μs taVNS 또는 가짜 자극 60분 후에 기록되었으며 지표 간의 차이를 계산했습니다. 미주신경 투영과 관련하여, 일부 연구에서는 뇌 활동, 자율 신경계, 통증 경로를 조절하는 미주 신경의 역할을 입증했습니다. 그러나 이러한 시스템에서 taVNS의 메커니즘을 이해하려면 여전히 더 많은 데이터가 필요합니다. 이러한 맥락에서 이 연구는 이 기술의 생리학적 영향에 대한 심층적인 논의를 위한 데이터를 제공하는 방법을 제시하며, 이는 다양한 조건에서 향후 치료 연구에 도움이 될 수 있습니다.
Introduction
경귓바퀴 미주 신경 자극술(taVNS)은 수술이 필요 없고 귀의 관골 또는 돌기에 배치된 비침습적 자극 장치를 사용하는 최근의 신경 조절 기술입니다. 결과적으로, 환자가 더 쉽게 접근할 수 있고 더 안전합니다1. 최근 몇 년 동안 taVNS 분야는 주로 간질, 우울증, 이명, 파킨슨병, 내당능 장애, 정신 분열증 및 심방 세동을 포함한 다양한 병리학적 상태에 대한 잠재적 치료 이점을 입증하는 임상 시험에 중점을 두고 빠르게 확장되었습니다2. taVNS와 그것이 중앙 및 주변 시스템의 생물학적 과정에 미치는 영향에 대해 논의할 것이 많습니다. 이상적으로, 생물학적 마커는 미주신경의 귓바퀴 가지가 자극되어 두개내 구조에 영향을 미치고 연구자들이 taVNS가 생리적 기능에 어떤 영향을 미치는지 분석할 수 있음을 입증할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 신뢰할 수 있는 바이오마커가 없으면 taVNS 데이터가 무엇을 의미하고 어떻게 효과적으로 해석하는지 이해하기가 쉽지 않습니다.
뇌파검사(EEG)는 taVNS에 대한 바이오마커를 제공하는 고무적인 이미징 도구입니다. 대뇌 피질 활동을 측정하고 정량화하는 비침습적이고 신뢰할 수 있으며 저렴한 접근 방식입니다 3,4. 이 과정에 따라 우리 그룹은 체계적 검토를 수행하여 taVNS가 대뇌 피질 활동에 영향을 미칠 수 있으며, 주로 낮은 주파수(델타 및 세타)에서 EEG 파워 스펙트럼 활동을 증가시킬 수 있다는 기본 세부 사항을 보여주었습니다. 그러나 더 높은 빈도(알파)에서 다양한 결과가 나타났으며, 억제 작업과 관련된 초기 ERP 구성 요소의 변화도 감지되었습니다. 연구 간에 높은 이질성이 발견되었습니다. 따라서 EEG3로 측정된 뇌 활동에 대한 taVNS의 영향에 대해 보다 강력한 결론을 내리기 위해서는 보다 균질하고 중요하며 잘 계획된 연구가 필수적입니다. taVNS 중 EEG를 평가하면 뇌 진동 활동에 영향을 미치는 모바일, 폐쇄 루프, 모니터링 및 비침습적 자극 도구에 대한 두 가지 기술을 통합하는 향후 연구를 발전시킬 수 있습니다4.
알파 비대칭은 뇌 반구 사이, 특히 전두엽 전극의 상대적인 알파 밴드 활동을 평가하는 것으로, 자주 연구되는 EEG 바이오마커입니다. 이전 문헌에서는 이 바이오마커를 사용하여 뇌의 오른쪽 전두엽이 금단 행동과 관련이 있다고 주장하는 접근-철수 가설 5,6을 분석했습니다. 대조적으로, 왼쪽 정면은 접근 행동과 관련이 있습니다. 알파는 낮은 뇌 활동과 관련이 있기 때문에 뇌 왼쪽의 알파가 증가하면 활동이 적다는 것을 의미하며 접근 행동이 부족함을 나타낼 수 있습니다. 이 개념은 우울증 환자에서 좌측 반구의 알파 밴드(alpha band)의 일부 결과를 설명하는 데 도움이 된다7. 또한 EEG 전극은 신경 세포 집단의 활동을 기록하여 FC(Functional Connectivity) 또는 DMN(Default Mode Network)과 같은 대규모 뇌 네트워크의 변화를 검사합니다7,8.
이를 바탕으로 정량적 뇌파를 사용하여 뇌 활동에 대한 taVNS의 영향을 평가할 수 있습니다. 그러나 미주 신경의 귓바퀴 가지를 통한 비침습적 자극을 강조할 수 있는 특정 지표와 효과를 체계적으로 입증하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다.
말초에서는 미주신경과 교감신경계가 심장의 수축 및 전기적 기능을 매개한다9. 이 조절은 심장의 심장 박동기 능력을 촉진하고 부비동 탈분극으로 알려진 신체의 생리적 징후를 통해 심장을 조절합니다. 심박변이도(HRV)는 부비동 탈분극의 박동당 변화를 기록하여 부비동 결절(10)에 대한 미주신경 영향을 비침습적으로 설명합니다. 이러한 기능을 감안할 때, HRV는 개인의 웰빙 및 이환율, 사망률 및 스트레스의 가능성과 관련된 저명한 신경심장 기능 바이오마커로 간주되고 연구되었습니다11,12.
taVNS와 관련하여, HRV는 많은 임상시험에서 기록되었으며, 자극은 HRV 9,11,12를 조절하는 것으로 생각되었다. HRV 감소가 교감신경계의 과잉 활동, 염증 반응 및 산화 스트레스와 같은 메커니즘을 통해 다양한 질병의 이환율 및 사망률과 관련이 있다는 점을 고려할 때, taVNS의 미주신경 조절은 HRV와 그 부비동 조절에 직접적인 영향을 미치는 것으로 생각된다13,14. 실제로, 일부 임상시험에서는 이미 taVNS가 건강한 피험자에서 HRV를 증가시킬 수 있다고 밝혀졌으며, 이에 따라 이 가설을 뒷받침하고 있습니다15,16. 그러나 서로 다른 taVNS 매개변수가 HRV에 다르게 영향을 미칠 수 있는지 여부를 더 잘 이해할 필요가 있습니다.
현재로서는 taVNS 신경망과 이 기술의 자율 신경계 효과를 함께 조사한 기계론적 연구는 없습니다. 따라서 이 프로토콜은 taVNS가 EEG 지표 및 HRV에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 평가하고 그 안전성을 평가하는 것을 목표로 합니다. 또한 taVNS에 대한 응답에 영향을 줄 수 있는 예측 변수를 식별하는 것을 목표로 합니다. taVNS에 대한 반응과 관련된 변수를 이해하면 이 중재의 효과를 극대화하기 위한 향후 임상시험을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
경귓바퀴 미주 신경 자극술(taVNS)은 여러 신경 정신 질환을 해결하기 위한 유망한 치료 수단으로 부상하고 있습니다. 우울증 및 불안과 같은 기분 장애는 특히 COVID-19 팬데믹 이후 전 세계적으로 심각한 건강 부담을 초래합니다19. taVNS를 탐구한 최근 연구는 이러한 장애와 관련된 증상을 완화할 수 있는 잠재력을 보여주었습니다.
미주신경은 뇌-장 축과 감정 …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 연구팀(Maria Fernanda Andrade, Allison Kim, Robin Heemels)에게 감사한다.
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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