Comprender los efectos de la estimulación transauricular no invasiva del nervio vago en el EEG y la VFC
Summary
Este protocolo proporciona información sobre cómo aplicar la estimulación transcutánea del nervio vago auricular (taVNS) en un ensayo clínico, incluyendo posibles biomarcadores como las métricas de EEG y la variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) para medir el efecto de este tratamiento en el sistema nervioso autónomo.
Abstract
Varios estudios han demostrado resultados prometedores de la estimulación transcutánea del nervio vago auricular (taVNS) en el tratamiento de diversos trastornos; Sin embargo, ningún estudio mecanicista ha investigado los efectos de esta técnica en la red neuronal y el sistema nervioso autónomo. Este estudio tiene como objetivo describir cómo la taVNS puede afectar las métricas de EEG, la VFC y los niveles de dolor. Los sujetos sanos fueron asignados aleatoriamente a dos grupos: el grupo activo de taVNS y el grupo de taVNS simulado. La electroencefalografía (EEG) y la variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) se registraron al inicio, a los 30 min, y después de 60 min de 30 Hz, 200-250 μs de taVNS, o estimulación simulada, y se calcularon las diferencias entre las métricas. En cuanto a las proyecciones vagales, algunos estudios han demostrado el papel del nervio vago en la modulación de la actividad cerebral, el sistema autónomo y las vías del dolor. Sin embargo, aún se necesitan más datos para comprender los mecanismos de taVNS en estos sistemas. En este contexto, este estudio presenta métodos para proporcionar datos para una discusión más profunda sobre los impactos fisiológicos de esta técnica, que pueden ayudar a futuras investigaciones terapéuticas en diversas condiciones.
Introduction
La estimulación transauricular del nervio vago (taVNS) es una técnica de neuromodulación reciente que no requiere cirugía y utiliza un dispositivo de estimulación no invasivo colocado en la concha o trago de la oreja. En consecuencia, es más accesible y seguro para los pacientes1. En los últimos años, el campo de la taVNS se ha expandido rápidamente, centrándose principalmente en ensayos clínicos que demuestran ventajas terapéuticas potenciales para diversas afecciones patológicas, como la epilepsia, la depresión, el tinnitus, la enfermedad de Parkinson, la intolerancia a la glucosa, la esquizofreniay la fibrilación auricular. Hay mucho que discutir sobre la taVNS y sus efectos sobre los procesos biológicos en los sistemas central y periférico. Idealmente, un marcador biológico podría demostrar que la rama auricular del vago fue estimulada, afectando las estructuras intracraneales y permitiendo a los investigadores analizar cómo la taVNS afecta la función fisiológica. Sin embargo, sin un biomarcador fiable, no es fácil entender qué significan los datos de taVNS y cómo interpretarlos de forma eficaz.
La electroencefalografía (EEG) es una herramienta de imagen alentadora para proporcionar biomarcadores para la taVNS. Es un enfoque no invasivo, confiable y económico para medir y cuantificar la actividad cortical 3,4. Siguiendo este proceso, nuestro grupo realizó una revisión sistemática, demostrando detalles elementales de que la taVNS podría influir en la actividad cortical, principalmente aumentando la actividad del espectro de potencia del EEG en frecuencias más bajas (delta y theta). Sin embargo, también se detectaron diversos resultados en frecuencias más altas (alfa) y cambios en los componentes tempranos de la ERP relacionados con tareas inhibitorias. Se encontró una alta heterogeneidad entre los estudios; por lo tanto, estudios más homogéneos, más significativos y mejor planificados son esenciales para llegar a conclusiones más sólidas sobre los efectos de la taVNS en la actividad cerebral medida por EEG3. La evaluación del EEG durante la taVNS podría avanzar en futuras investigaciones sobre la integración de las dos técnicas para una herramienta de estimulación móvil, de circuito cerrado, de monitorización y no invasiva para afectar ala actividad oscilatoria del cerebro.
La asimetría alfa, que evalúa la actividad relativa de la banda alfa entre los hemisferios cerebrales, particularmente en los electrodos frontales, es un biomarcador de EEG frecuentemente investigado. La literatura previa ha utilizado este biomarcador para analizar la hipótesis de acercamiento-retirada 5,6, que sostiene que el lado frontal derecho del cerebro se asocia con conductas de retraimiento. Por el contrario, el lado frontal izquierdo se asocia con comportamientos de aproximación. Dado que alfa se asocia con una baja actividad cerebral, un aumento de alfa en el lado izquierdo del cerebro sugiere una menor actividad y puede mostrar una falta de comportamiento de aproximación. Este concepto ayuda a explicar algunos resultados en la banda alfa en el hemisferio izquierdo en pacientes deprimidos7. Además, los electrodos de EEG registran la actividad de las poblaciones neuronales, examinando la conectividad funcional (FC) o los cambios en las redes cerebrales a gran escala, como la red de modo predeterminado (DMN)7,8.
Con base en eso, se puede emplear la electroencefalografía cuantitativa para evaluar los efectos de la taVNS en la actividad cerebral; Sin embargo, se requieren más estudios para demostrar sistemáticamente las métricas y efectos específicos que destacarían la estimulación no invasiva a través de la rama auricular del nervio vago.
Periféricamente, el nervio vago y el sistema nervioso simpático median la función contráctil y eléctrica del corazón9. Esta regulación promueve la capacidad de marcapasos del corazón y la controla a través de manifestaciones fisiológicas del cuerpo, conocidas como despolarizaciones de los senos paranasales. La variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) registra los cambios por latido de la despolarización sinusal, describiendo así de forma no invasiva las influencias vagales sobre el nódulo sinusal10. Dada esta función, la VFC ha sido vista y estudiada como un destacado biomarcador de la función neurocardíaca asociado con el bienestar del individuo y la probabilidad de morbilidad, mortalidad y estrés11,12.
En el contexto de la taVNS, la VFC se ha registrado en muchos ensayos, y se ha pensado que la estimulación modula la VFC 9,11,12. Teniendo en cuenta que la disminución de la VFC se ha relacionado con la morbimortalidad de diferentes enfermedades a través de mecanismos como la hiperactividad del sistema nervioso simpático, la respuesta inflamatoria y el estrés oxidativo, se cree que la modulación del nervio vago de la VSAT impacta directamente en la VFC y en la regulación de los senos paranasales13,14. De hecho, algunos ensayos ya han indicado que la taVNS puede aumentar la VFC en sujetos sanos, apoyando así esta hipótesis 15,16. Sin embargo, todavía es necesario comprender mejor si los diferentes parámetros de taVNS pueden afectar a la VFC de manera diferente.
Actualmente, ningún estudio mecanicista ha investigado los efectos de la red neuronal taVNS y el sistema nervioso autónomo de esta técnica juntos. Por lo tanto, este protocolo tiene como objetivo evaluar cómo la taVNS puede afectar las métricas de EEG y la VFC y evaluar su seguridad. Además, esto también tiene como objetivo identificar predictores que pueden influir en la respuesta a la taVNS. La comprensión de las variables asociadas con la respuesta a la taVNS puede ayudar a diseñar futuros ensayos clínicos para maximizar los efectos de esta intervención.
Protocol
Representative Results
Discussion
La estimulación transauricular del nervio vago (taVNS) está emergiendo como una vía terapéutica prometedora para abordar varias afecciones neuropsiquiátricas. Los trastornos del estado de ánimo, como la depresión y la ansiedad, suponen una importante carga para la salud mundial, especialmente tras la pandemia deCOVID-19 19. Estudios recientes que exploran la taVNS han demostrado el potencial de aliviar los síntomas asociados con estos trastornos.
El nervio vago…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
La autora agradece al equipo de investigación (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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