[RaVNS]
Введение
Респираторно-синхронизированная аурикулярная стимуляция афферентных волокон блуждающего нерва (RAVNS) — это инновационная неинвазивная методика нейромодуляции, которая объединяет транскутанную стимуляцию блуждающего нерва (tVNS) с респираторной синхронизацией. Подавая электрическую стимуляцию на ушную ветвь блуждающего нерва (ABVN) во время фазы выдоха, RAVNS направлена на усиление терапевтических эффектов tVNS. Этот подход использует естественное усиление парасимпатической активности во время выдоха для потенциального улучшения результатов лечения различных клинических состояний. Исследования RAVNS изучали ее применение в управлении болью, лечении депрессии, гипертонии и других областях, позиционируя ее как многообещающую альтернативу инвазивной стимуляции блуждающего нерва (VNS).
История и развитие
Концепция респираторно-синхронизированной стимуляции блуждающего нерва была впервые предложена Нападоу и коллегами в 2012 году, что задокументировано в их исследовании пациентов с хронической тазовой болью (Pain Medicine). Они предложили синхронизировать стимуляцию с дыхательным циклом для оптимизации ее нейромодулирующих эффектов, что ознаменовало зарождение RAVNS. С тех пор эта методика развивалась, а последующие исследования уточняли ее применение и изучали ее потенциал в различных областях медицины.
[RaVNS]
КАК РАБОТАЕТ RAVANS?
[ AM-TACS VS TACS ]
RAVNS нацелена на ABVN, доступную через ушную раковину, с подачей электрических импульсов короткими вспышками (обычно 1 секунда) во время выдоха. Это время совпадает с естественным усилением парасимпатической (успокаивающей) активности, опосредованной блуждающим нервом. Считается, что стимуляция активирует ядро одиночного пути (NTS) в стволе мозга — ключевой центр вегетативной регуляции — и влияет на другие области, такие как голубое пятно и ядра шва, которые управляют стрессом и настроением через нейротрансмиттеры, такие как норадреналин и серотонин.
[ Улучшение качества ЭЭГ записи]
Исследование Франгоса и коллег 2020 года (NeuroImage), проведенное с использованием функциональной МРТ (fMRI), показало, что частота стимуляции имеет значение: RAVNS с частотой 100 Hz вызывала самый сильный ответ NTS, что предполагает возможность повышения эффективности методики путем точной настройки этих параметров. Другое исследование указало, что RAVNS может уменьшать повреждение мозга, снижая воспаление и балансируя химические вещества в мозге, хотя эти механизмы остаются частично гипотетическими и требуют дальнейшего изучения (ScienceDirect).
МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ RAVANS
[01] Синхронизация с дыханием для усиления парасимпатической активности:
Основной принцип: Ключевая особенность RAVNS — это стимуляция ушной ветви блуждающего нерва (ABVN) именно во время фазы выдоха. Физиологически, во время выдоха наблюдается естественное усиление парасимпатической (вагусной) активности по отношению к симпатической, что проявляется, например, в замедлении сердечного ритма (это явление лежит в основе дыхательной синусовой аритмии).
Гипотеза: Napadow и др. (2012) [Pain Medicine] предположили, что стимуляция во время этой фазы "повышенной вагусной готовности" может усилить или оптимизировать нейромодулирующие эффекты стимуляции по сравнению со стимуляцией, не синхронизированной с дыханием, или стимуляцией во время вдоха (когда преобладает симпатическая активность).
Подтверждение: Исследования Sclocco и др. (2017, 2020) [IEEE EMBC, IEEE] косвенно подтверждают это, демонстрируя, что RAVNS может увеличивать кардиовагальный тонус (показатель парасимпатической активности) и снижать симпатическую активность у пациентов с гипертонией. Стимуляция во время выдоха,способствует этому сдвигу вегетативного баланса в сторону парасимпатической системы.
[02] Активация центральных вегетативных и нейромодулирующих путей:
Первичное реле - Ядро одиночного пути (NTS): Стимуляция ABVN передает афферентные (восходящие) сигналы по блуждающему нерву преимущественно в ядро одиночного пути (NTS) в стволе мозга. NTS является ключевым интеграционным центром для висцеральной и вегетативной информации. Исследование Frangos и др. (2020) [NeuroImage] с использованием fMRI напрямую показало, что RAVNS активирует NTS, причем сила активации зависит от частоты стимуляции (100 Hz вызывали самый сильный ответ). Это подтверждает, что RAVNS успешно вовлекает этот центральный узел.
Влияние на другие центры: От NTS сигналы распространяются на другие важные области мозга:
Голубое пятно (Locus Coeruleus, LC): Основной источник норадреналина в мозге, вовлеченный в регуляцию внимания, стресса, настроения и вегетативной функции.
Ядра шва (Raphe Nuclei, RN): Основной источник серотонина, важный для регуляции настроения, сна, аппетита и модуляции боли.
Другие вегетативные ядра: NTS взаимодействует с ядрами, контролирующими как парасимпатическую (например, дорсальное моторное ядро блуждающего нерва, двойное ядро), так и симпатическую нервную систему.
Клинические корреляты: Влияние на эти центры объясняет наблюдаемые эффекты RAVNS:
Депрессия: Fang и др. (2021) [Journal of Psychiatric Research] показали активацию областей, связанных с настроением (например, передней поясной коры), и снижение симптомов, что согласуется с модуляцией серотонинергических и норадренергических путей.
Боль: Облегчение боли при хронической тазовой боли (Napadow и др., 2012) и мигрени (Garcia и др., 2017 [Cephalalgia]) может быть связано с модуляцией восходящих болевых сигналов через NTS и активацией нисходящих путей подавления боли, в которых участвуют серотонин и норадреналин.
Гипертония: Эффекты на артериальное давление (Sclocco и др., 2017, 2020) объясняются прямым влиянием на центральные механизмы контроля вегетативной нервной системы через NTS и связанные ядра.
[03] Противовоспалительные эффекты (гипотетический механизм):
Обзор ScienceDirect (2024) [ScienceDirect] предполагает, что RAVNS может оказывать нейропротекторное действие, частично за счет "успокоения воспаления". Это согласуется с концепцией "холинергического противовоспалительного пути", где стимуляция блуждающего нерва (в том числе, вероятно, и RAVNS) может подавлять выработку провоспалительных цитокинов через α7-никотиновые ацетилхолиновые рецепторы на макрофагах и других иммунных клетках. Хотя этот механизм лучше изучен для системного воспаления при инвазивной VNS, предполагается, что он может играть роль и при RAVNS, влияя как на периферическое, так и, возможно, на нейровоспаление. Этот механизм пока считается более гипотетическим для RAVNS и требует прямых доказательств.
[04] Модуляция нейропластичности (гипотетический механизм):
Тот же обзор ScienceDirect (2024) упоминает потенциал RAVNS в усилении пластичности мозга, что может быть полезно при когнитивных нарушениях и реабилитации после инсульта (например, при дисфагии-затруднения глотания). Этот механизм может быть связан с модуляцией уровней нейротрансмиттеров, таких как норадреналин (из LC) и ацетилхолин, которые играют важную роль в процессах обучения и памяти, а также в синаптической пластичности. Как и противовоспалительный эффект, этот механизм для RAVNS требует дальнейшего изучения.
[**] Подитоживая
В итоге, RAVNS действует через многоуровневый механизм, начиная с целенаправленной стимуляции ABVN во время фазы выдоха для усиления естественной вагусной активности. Это приводит к активации ключевого мозгового центра NTS, что, в свою очередь, модулирует баланс вегетативной нервной системы (сдвиг к парасимпатике), влияет на активность центров настроения и стресса (LC, RN) и связанных с ними нейротрансмиттеров (норадреналин, серотонин), а также потенциально оказывает противовоспалительное и нейропластическое действие. Оптимизация параметров стимуляции (частота, интенсивность) критически важна для эффективного вовлечения этих механизмов (Frangos и др., 2020).
КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ
[01] СНИЖЕНИЕ БОЛИ
Хроническая тазовая боль: Нападоу и др. (2012) впервые продемонстрировали потенциал RAVNS в исследовании пациентов с хронической тазовой болью, сообщив о снижении восприятия боли (Pain Medicine).
Мигрень: Гарсия и др. (2017) обнаружили, что RAVNS приносит облегчение страдающим мигренью, предполагая, что она может модулировать болевые пути (Cephalalgia).
[02] ДЕПРЕССИЯ
Фанг и др. (2021) провели перекрестное исследование с участием 20 женщин с большим депрессивным расстройством (MDD), показав, что RAVNS, синхронизированная с выдохом (e-RAVANS), повышала активность в областях мозга, регулирующих настроение, таких как передняя поясная кора, и кратковременно уменьшала симптомы депрессии и тревоги (Journal of Psychiatric Research).
[03] ГИПЕРТОНИЯ
Склокко и др. (2017) испытали RAVNS у пациентов с гипертонией, обнаружив, что стимуляция средней интенсивности (оценка 5/10) повышала кардиовагальный тонус и снижала симпатическую активность во время управляемого дыхания (IEEE EMBC). Последующее исследование 2020 года с упражнениями со сжатием кисти подтвердило эти результаты, указывая на потенциальные вегетативные преимущества (IEEE).
[04] ДРУГИЕ ПРИМЕНЕНИЯ
Обзор 2024 года предположил, что RAVNS может помочь при когнитивных нарушениях и дисфагии после инсульта, усиливая пластичность мозга и уменьшая воспаление, хотя в этих областях пока отсутствуют надежные клинические испытания (ScienceDirect).
ПОДРОБНЫЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ RAVNS
[01] Napadow V, et al. (2012) - Pain Medicine
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Исследователи предположили, что синхронизация транскутанной стимуляции ушной ветви блуждающего нерва (t-VNS) с фазой выдоха (RAVANS) может оптимизировать ее терапевтические эффекты, предположительно за счет усиления модуляции вагусной системы во время естественного преобладания парасимпатической активности. Целью данного пилотного исследования было оценить влияние RAVANS на вызванную экспериментальную боль (анальгезию) и уровень тревожности у женщин с хронической тазовой болью (CPP) вторичной по отношению к эндометриозу, сравнивая ее с активным контролем — невагусной аурикулярной стимуляцией (NVAS).
ВЫВОДЫ
RAVANS продемонстрировала тенденцию к уменьшению вызванной боли (глубокой и временной суммации) и значимо снизила тревожность у пациенток с CPP по сравнению с активным контролем. Эти результаты являются многообещающими и требуют дальнейших, более длительных исследований для оценки влияния RAVANS на исходы QST и клиническую боль.
МЕТОДОЛОГИЯ
Пилотное перекрестное исследование с участием 15 женщин с CPP (вторичной к эндометриозу). Каждая прошла 30-минутные сессии RAVANS (стимуляция в области иннервации блуждающего нерва на ухе во время выдоха) и NVAS (стимуляция мочки уха теми же параметрами, но вне зоны блуждающего нерва) с интервалом в неделю. Оценивались показатели количественного сенсорного тестирования (QST), включая глубокую боль от манжеты и временную суммацию боли (windup), а также уровень тревожности до, во время и после стимуляции.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
RAVANS показала тенденцию к большему снижению интенсивности глубокой боли от манжеты по сравнению с NVAS. RAVANS значимо снижала временную суммацию боли (показатель центральной сенситизации) во время стимуляции, с тенденцией к снижению сразу после нее; NVAS не оказывала такого эффекта. RAVANS значимо снижала уровень тревожности во все временные точки по сравнению с базовым уровнем и значимо сильнее, чем NVAS, которая не влияла на тревожность. Эффекты на боль и тревожность были независимы. За один сеанс клиническая боль и физиологические показатели (ЧСС, ВСР) значимо не изменились. Заключение: Это первое исследование RAVANS показало ее перспективность: методика продемонстрировала умеренные/большие эффекты на снижение экспериментальной боли (маркеров гипералгезии/сенситизации) и тревожности у пациенток с CPP, превосходя активный контроль. Результаты обосновывают необходимость дальнейшего изучения RAVANS.
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Перекрестный (within-subject), с активным контролем (NVAS). Примечание: Использовался активный контроль, а не шам;
УЧАСТНИКИ: 15 женщин с хронической тазовой болью (CPP) из-за эндометриоза (средний возраст 36.3 ± 10.6 лет). Примечание: Участники не были здоровыми.
МОНТАЖ: Цель: Ушная ветвь блуждающего нерва (ABVN). Электроды: Два игольчатых электрода (press-tack, 0.20x1.5 мм) на левом ухе. Расположение (RAVANS): Чаша ушной раковины (cymba concha) и склон между противозавитком (antihelix) и полостью раковины (cavum concha). Расположение (Контроль - NVAS): Мочка уха (ear lobe). Примечание: Это аурикулярная, а не транскраниальная стимуляция.
Параметры: Тип: Транскутанная электрическая стимуляция (TENS-подобная), синхронизированная с выдохом. Частота: 30 Гц. Ширина импульса: 450 мкс. Гейтирование: Вспышки по 0.5 сек, подаваемые во время фазы выдоха. Фаза: Синхронизация с дыханием (не применимо как для tACS). Интенсивность: Подбиралась индивидуально до сильной, но не болезненной сенсации (в среднем ~0.3-0.4 мА). Контроль (NVAS): Активная стимуляция мочки уха (30 мин) теми же параметрами. Примечание: Не использовалась AM tACS или шам на 30 секунд.
[02] Frangos E, et al. (2020) - NeuroImage
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Целью исследования было изучение нейронных механизмов RAVNS с использованием нейровизуализации. В частности, исследователи хотели выяснить, как различные частоты стимуляции RAVNS влияют на активность в ядре одиночного пути (NTS) — ключевом узле обработки вагусных сигналов в стволе мозга.
ВЫВОДЫ
Частота является критически важным параметром для модуляции активности NTS с помощью RAVANS, причем 100 Гц вызывают самый сильный ответ. Оптимизация параметров стимуляции имеет ключевое значение для повышения эффективности RAVANS.
МЕТОДОЛОГИЯ
Использовалась функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI) для измерения активности мозга во время применения RAVNS на различных частотах (2, 10, 25 и 100 Hz). Стимуляция (ширина импульса 300 µs) подавалась во время фазы выдоха. Интенсивность стимуляции подбиралась индивидуально до комфортного уровня (целевая оценка 4-5/10).
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Исследование обнаружило, что частота стимуляции RAVNS существенно влияет на ответ NTS. Наиболее сильная активация NTS наблюдалась при частоте 100 Hz. Это указывает на то, что оптимизация частоты является важным фактором для повышения эффективности RAVNS. В исследовании также приведены средние значения тока для каждой частоты при достижении целевой интенсивности.
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Within-subject (сравнение частот), fMRI исследование. Примечание: Фокус на сравнении эффектов разных частот.
УЧАСТНИКИ: Здоровые добровольцы (N=15).
МОНТАЖ: Цель: ABVN / NTS. Электроды: На ушной раковине. Расположение (RAVNS): Чаша ушной раковины (cymba conchae). Расположение (Контроль): Сравнение эффектов разных частот в той же локации.
Параметры: Частота: 2 Гц, 10 Гц, 25 Гц, 100 Гц (сравнивались). Ширина импульса: 300 мкс. Гейтирование: Вспышки 1 сек во время выдоха. Интенсивность: Индивидуально титрованная до ~4-5/10 (см. таблицу в исходном тексте). Контроль: Сравнение эффектов разных частот.
[03] Fang J, et al. (2021) - Journal of Psychiatric Research
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Оценить краткосрочное влияние респираторно-синхронизированной стимуляции ушной ветви блуждающего нерва на выдохе (e-RAVANS) на активность мозга и симптомы у женщин с большим депрессивным расстройством (MDD) по сравнению с шам-стимуляцией.
ВЫВОДЫ
демонстрирует острые нейромодулирующие эффекты и способность кратковременно облегчать симптомы у пациенток с MDD, что указывает на ее потенциал как возможного терапевтического подхода при депрессии.
МЕТОДОЛОГИЯ
В двойном слепом, перекрестном, шам-контролируемом исследовании приняли участие 20 женщин с MDD. Участницы получали 30-минутные сессии активной e-RAVANS и шам-стимуляции. Оценивались изменения в активности мозга (вероятно, fMRI) и симптомы депрессии/тревоги.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
По сравнению с шам-стимуляцией, активная e-RAVANS привела к значительному увеличению активности в областях мозга, связанных с регуляцией настроения (включая переднюю поясную кору), а также к существенному кратковременному снижению симптомов депрессии и тревоги.
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Перекрестный (within-subject), шам-контролируемый, двойной слепой.
УЧАСТНИКИ: 20 женщин с большим депрессивным расстройством (MDD).
МОНТАЖ- Электроды: На левой ушной раковине. Расположение (RAVANS/e-RAVANS): Чаша ушной раковины (cymba concha). Расположение (Контроль - Sham): Те же электроды в том же месте, но без подачи тока (электрически неактивны).
[04] Garcia RG, et al. (2021)Влияние RAVANS на реакцию мозга на стресс при большом депрессивном расстройстве (MDD) - Journal of Psychiatric Research
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Учитывая связь между стрессом и MDD, исследователи предположили, что респираторно-синхронизированная стимуляция блуждающего нерва на выдохе (e-RAVANS) будет эффективнее, чем стимуляция на вдохе (i-RAVANS), модулировать активность и связность мозговых цепей, отвечающих за реакцию на стресс, и облегчать симптомы у женщин с MDD.
ВЫВОДЫ
Синхронизированная с выдохом стимуляция RAVANS (e-RAVANS) эффективно модулирует мозговые цепи, регулирующие реакцию на негативный стресс, у женщин с рекуррентной MDD. Эти нейромодулирующие эффекты ассоциированы со значительным острым снижением симптомов депрессии и тревоги. Результаты указывают на потенциал e-RAVANS как нефармакологического вмешательства для быстрого облегчения симптомов MDD.
МЕТОДОЛОГИЯ
В двойном слепом, перекрестном исследовании 20 пременопаузальных женщин с текущим эпизодом рекуррентной MDD прошли две фМРТ-сессии. В каждой сессии они выполняли задачу визуального стресса (просмотр негативных/нейтральных изображений IAPS) до и после 30-минутной стимуляции (e-RAVANS или i-RAVANS, порядок рандомизирован). Стимуляция (30 Гц, 300 мкс ширина импульса, 0.8 с вспышки) подавалась на левую чашу ушной раковины (cymba concha) с интенсивностью, подобранной по восприятию. Оценивались изменения BOLD-сигнала в ответ на стресс, функциональная связность (seed-based анализ от NTS, DRN, гипоталамуса) и симптомы депрессии (BDI-II) и тревоги (STAI) до и после стимуляции.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
По сравнению с i-RAVANS, e-RAVANS после стимуляции привела к значимому увеличению активации в ответ на стресс в субгенуальной передней поясной коре (sgACC), орбитофронтальной (OFC) и вентромедиальной префронтальной коре (vmPFC). Также e-RAVANS увеличила связность между гипоталамусом и дорсолатеральной префронтальной корой (DLPFC), и между NTS и голубым пятном (LC) и vmPFC. Эти изменения в активности и связности мозга после e-RAVANS были значимо ассоциированы со снижением симптомов депрессии (BDI) и тревоги (STAI), которое также было значимо больше после e-RAVANS, чем после i-RAVANS.
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Перекрестный (within-subject), с активным контролем (i-RAVANS), двойной слепой. Изучение реакции на стресс-задачу с fMRI.
УЧАСТНИКИ: 20 пременопаузальных женщин с рекуррентной MDD (активный эпизод).
МОНТАЖ: Цель: ABVN. Электроды: MR-совместимые, на левом ухе. Расположение (RAVANS): Чаша ушной раковины (cymba concha). Расположение (Контроль): Та же локация, но стимуляция синхронизирована с вдохом (i-RAVANS).
Параметры: Тип: RAVANS (монофазная). Частота: 30 Гц. Ширина импульса: 300 мкс. Гейтирование: Сравнивались: синхронизация с выдохом (e-RAVANS) и синхронизация с вдохом (i-RAVANS). Длительность вспышки: 0.8 с. Интенсивность: Титрованная по восприятию. Длительность сеанса стимуляции: 30 минут. Контроль: Активный (i-RAVANS).
[05] Sclocco R, et al. (2017) - IEEE EMBC Исследование RAVNS при гипертонии
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Исследователи исходили из того, что эффекты транскутанной стимуляции ушной ветви блуждающего нерва (ABVN) на сердечно-сосудистую систему непоследовательны из-за различий в параметрах стимуляции. Они предположили, что респираторно-синхронизированная стимуляция (RAVANS), подаваемая во время выдоха, может оптимизировать эти эффекты. Целью данного исследования было представить предварительные результаты оценки краткосрочного влияния RAVANS различной интенсивности на вегетативный отток (оцениваемый по вариабельности сердечного ритма - HRV) у пациентов с гипертонией во время задачи с управляемым дыханием.
ВЫВОДЫ
Предварительный анализ показывает, что RAVANS средней интенсивности может быть связана с наибольшей краткосрочной модуляцией кардиовагальной активности у гипертоников. Если эти результаты подтвердятся на большей выборке, они помогут оптимизировать RAVANS как неинвазивный метод лечения гипертонии.
МЕТОДОЛОГИЯ
В рамках продолжающегося одногруппового открытого исследования 12 пациентов с гипертонией прошли 3 сессии в разные дни. В каждой сессии выполнялась 2-минутная задача управляемого дыхания (PB), за которой следовала 2-минутная задача PB с одновременной RAVANS (стимуляция левого уха, 25 Гц, ширина импульса 15 мс, вспышки 1 с во время выдоха). Сравнивались три условия интенсивности (низкая - 2/10 NRS, средняя - 5/10 NRS, шам - выключено), порядок которых был контрбалансирован. Анализировались изменения мощностей HF-HRV (парасимпатика) и LF-HRV (симпатика/смешанный) между задачами PB и RAVANS+PB внутри сессий, а также между условиями интенсивности во время задачи RAVANS+PB.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Внутрисессионный анализ (N=12): По сравнению с PB без стимуляции, RAVANS средней интенсивности (Medium) показала наибольшее (но не статистически значимое в этом предварительном анализе) увеличение мощности HF-HRV (рост парасимпатического тонуса) и наибольшее снижение мощности LF-HRV (снижение симпатического тонуса). Sham стимуляция не показала снижения LF-HRV. Межсессионный анализ (N=6, во время RAVANS+PB): По сравнению с Sham, RAVANS средней интенсивности (Medium) показала наибольшее увеличение HF-HRV. По сравнению с Sham, и низкая (Low), и средняя (Medium) интенсивности RAVANS показали снижение LF-HRV. Статистическая значимость не была достигнута из-за высокой вариабельности и малого размера выборки.
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Одногрупповое (single-arm), открытое (open label), внутрисубъектное сравнение интенсивностей стимуляции.
УЧАСТНИКИ: 12 пациентов с гипертонией (7 мужчин, средний возраст 53.2 ± 5.8 лет).
МОНТАЖ: Цель: ABVN. Электроды: Эргономичные Ag/AgCl на левом ухе. Расположение (RAVANS): Ушная раковина (точное место не указано, вероятно, cymba concha). Расположение (Контроль - Sham): Те же электроды, но стимулятор выключен.
Параметры: Тип: RAVANS. Частота: 25 Гц. Ширина импульса: 15 мс. Гейтирование: Вспышки по 1 сек, подаваемые во время фазы выдоха (с задержкой 0.8 сек после конца вдоха). Интенсивность: Сравнивались 'Low' (цель 2/10 NRS, ~0.10 мА) и 'Medium' (цель 5/10 NRS, ~0.26 мА). Длительность: Применялась во время 2-минутной задачи управляемого дыхания. Контроль (Sham): Стимулятор выключен.
[06] Sclocco R, et al. (2020) - IEEE Эффекты (RAVANS) у пациентов с гипертонией во время эксперимента с захватом руки
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Исследователи предположили, что респираторно-синхронизированная стимуляция ушной ветви блуждающего нерва (RAVANS) может модулировать вегетативный ответ на симпатическую активацию (вызванную изометрической нагрузкой) у пациентов с гипертонией, и что этот эффект может зависеть от интенсивности стимуляции. Целью было изучить краткосрочные эффекты RAVANS разной интенсивности на показатели вариабельности сердечного ритма (HRV) во время выполнения задачи со сжатием кисти (handgrip).
ВЫВОДЫ
Исследование предоставляет предварительные доказательства благоприятного влияния RAVANS средней интенсивности на кардиовагальную регуляцию во время симпатической активации (handgrip) у пациентов с гипертонией по сравнению с шам. Требуются дальнейшие исследования для подтверждения этих эффектов
МЕТОДОЛОГИЯ
В рамках продолжающегося исследования 12 пациентов с гипертонией приняли участие в 3 сессиях в разные дни. В каждой сессии они выполняли задачу Handgrip (HG: два 30-секундных блока сжатия 60% MVC, чередующихся с 1-минутными периодами отдыха) до и после 15-минутного сеанса стимуляции RAVANS левого уха (25 Гц, ширина импульса 15 мс, вспышки 1 с во время выдоха). Сравнивались три условия интенсивности RAVANS, представленные в контрбалансированном порядке: низкая (цель 2/10 NRS), средняя (цель 5/10 NRS) и шам (генератор выключен, слепое условие). Непрерывно записывалась ЭКГ, и с помощью точечно-процессного анализа оценивалась вариабельность сердечного ритма (HRV), в частности, нормализованная мощность высокой частоты (HFu) как показатель вагусной модуляции. Анализ фокусировался на сравнении изменений HFu во время задачи HG до и после стимуляции между условиями средней интенсивности и шам.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Сравнение Низкой и Средней интенсивности не выявило значимых различий в изменении HFu. Сравнение Средней интенсивности и Sham: Во время второго периода отдыха (Rest 2) и второго периода сжатия (Grip 2) в задаче HG, прирост HFu (относительной парасимпатической активности) после стимуляции по сравнению с состоянием до стимуляции был значимо больше для RAVANS средней интенсивности, чем для Sham (p < 0.001 для Rest 2, p < 0.001 для Grip 2). Это указывает на улучшение вагусной регуляции (более выраженная парасимпатическая активность) во время и после изометрической нагрузки после применения RAVANS средней интенсивности по сравнению с Sham.
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Внутрисубъектное сравнение интенсивностей, шам-контролируемое (стимулятор выключен). Исследование влияния стимуляции на вегетативный ответ во время задачи Handgrip (HG).
УЧАСТНИКИ: 12 пациентов с гипертонией (7 мужчин, средний возраст 53.2 ± 5.8 лет).
МОНТАЖ: Цель: ABVN. Электроды: Эргономичные Ag/AgCl на левом ухе. Расположение (RAVANS): Ушная раковина (точное место не указано, вероятно, cymba concha). Расположение (Контроль - Sham): Те же электроды, но генератор тока выключен.
Параметры: Тип: RAVANS. Частота: 25 Гц. Ширина импульса: 15 мс. Гейтирование: Вспышки по 1 сек, подаваемые во время фазы выдоха. Интенсивность: Сравнивались 'Low' (цель 2/10 NRS) и 'Medium' (цель 5/10 NRS). Длительность: 15 минут стимуляции между тестами HG. Контроль (Sham): Генератор тока выключен.
[07] Fisher H, et al. (2018) - Computing in Cardiology (CinC) Эффекты (RAVANS) в модуляции артериального давления у пациентов с гипертонией
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Исследователи предположили, что респираторно-синхронизированная аурикулярная стимуляция блуждающего нерва (RAVANS) может оказывать острое модулирующее воздействие на уровень артериального давления у пациентов с гипертонией, и что этот эффект может зависеть от интенсивности стимуляции. Целью было оценить острые эффекты RAVANS (низкой, средней интенсивности и шам) на систолическое артериальное давление (САД) во время и после стимуляции
ВЫВОДЫ
Предварительные данные свидетельствуют о том, что RAVANS может регулировать уровень САД у гипертоников, особенно в период восстановления после стимуляции низкой и средней интенсивности. Результаты являются многообещающими для дальнейшей валидации RAVANS как средства снижения сердечно-сосудистого риска.
МЕТОДОЛОГИЯ
В исследовании приняли участие 18 пациентов с гипертонией (средний возраст 53.6±6.3 лет, 9 мужчин), которые прошли три сессии в разные дни. В каждой сессии был 15-минутный базовый период, 15-минутный период стимуляции и 15-минутный период восстановления. В период стимуляции применялась RAVANS левого уха (25 Гц, ширина импульса 15 мс, вспышки 1 с во время выдоха) одного из трех типов в рандомизированном порядке: шам (генератор выключен), низкая интенсивность (цель 2/10 NRS) или средняя интенсивность (цель 5/10 NRS). Непрерывно измерялось артериальное давление (Finometer). Анализировалось медианное САД в 5-минутных окнах. Сравнивался процент изменения медианного САД во время стимуляции (относительно базового уровня) между средней интенсивностью и шам (N=10 после контроля качества данных). Также проводился двухфакторный ANOVA (Период х Тип стимуляции) для оценки процента изменения САД в последние 5 минут каждого периода по сравнению с первыми 5 минутами.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Во время стимуляции (N=10): 9 из 10 участников показали меньший прирост (или большее снижение) САД во время RAVANS средней интенсивности по сравнению с шам. Для этой группы "ответчиков" процентное изменение САД было значимо ниже при средней интенсивности (0.86%) по сравнению с шам (7.94%, p = 0.04). Общий эффект (ANOVA): Выявлено значимое взаимодействие между факторами Период и Тип стимуляции (p = 0.03). Post-hoc анализ взаимодействия: Эффект взаимодействия был обусловлен периодом восстановления. Процентное изменение САД (последние 5 мин vs первые 5 мин) в периоде восстановления было значимо ниже после RAVANS как низкой (-2.49%, p=0.027 vs sham), так и средней (-0.80%, p=0.024 vs sham) интенсивности, по сравнению с периодом восстановления после шам (+6.28%).
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Внутрисубъектное сравнение интенсивностей (Low, Medium, Sham), рандомизированный порядок. Оценка острых эффектов на артериальное давление.
УЧАСТНИКИ: 18 пациентов с гипертонией (9 мужчин, средний возраст 53.6 ± 6.3 лет).
МОНТАЖ: Цель: ABVN. Электроды: На левом ухе. Расположение (RAVANS): Поверхность чаши ушной раковины (cymba concha) и под противозавитком (antihelix). Расположение (Контроль - Sham): Те же электроды, генератор тока выключен.
Параметры: Тип: RAVANS (бифазная). Частота: 25 Гц. Ширина импульса: 15 мс. Гейтирование: Вспышки по 1 сек, подаваемые во время фазы выдоха. Интенсивность: Сравнивались 'Low' (цель 2/10 NRS) и 'Medium' (цель 5/10 NRS). Длительность: 15 минут стимуляции. Контроль (Sham): Генератор тока выключен, слепое условие.
[08] Stowell J, et al. (2019) - Оптимизация дозы (RAVANS) для модуляции артериального давления у пациентов с гипертонией Computing in Cardiology (CinC)
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Исследователи предположили, что эффект (RAVANS) на артериальное давление у гипертоников зависит от частоты стимуляции. Целью данного исследования было определить оптимальную частоту RAVANS для модуляции артериального давления у пациентов с гипертонией путем сравнения эффектов стимуляции на частотах 2, 10, 25, 100 Гц и шам-стимуляции.
ВЫВОДЫ
RAVANS оказывает частотно-зависимый эффект на модуляцию артериального давления у пациентов с гипертонией. Стимуляция на частоте 100 Гц показала себя как оптимальная "доза" для снижения артериального давления в этой группе пациентов. Эти результаты согласуются с нейровизуализационными данными, показавшими максимальную активацию стволовых ядер при 100 Гц, и поддерживают дальнейшее изучение RAVANS на этой частоте в продольных клинических исследованиях для определения ее терапевтической ценности при гипертонии.
МЕТОДОЛОГИЯ
В рандомизированном внутрисубъектном исследовании приняли участие 12 пациентов с гипертонией, каждый из которых прошел пять сессий стимуляции в разные дни. В каждой сессии, после 10-минутного отдыха, применялась 30-минутная респираторно-синхронизированная стимуляция блуждающего нерва (RAVANS) левого уха (чаша ушной раковины) с последующим 10-минутным периодом восстановления. Стимуляция (монофазные импульсы, 300 мкс ширина, 1 с вспышки на выдохе с задержкой 0.8 с) подавалась на одной из четырех частот (2, 10, 25, 100 Гц) или в виде шам-стимуляции (электроды на месте, но отсоединены) в рандомизированном порядке между сессиями. Интенсивность активной стимуляции титровалась до умеренного, не болезненного ощущения (цель 5/10 по шкале NRS). Артериальное давление непрерывно измерялось с помощью Финометра. Статистический анализ включал сравнение изменений артериального давления (относительно базового уровня) во время стимуляции и восстановления для каждой частоты по сравнению с шам, а также сравнение абсолютных значений АД во время стимуляции с базовым уровнем внутри сессии 100 Гц.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Сравнение с Sham: RAVANS на частоте 100 Гц показала значимо большее снижение САД во время стимуляции по сравнению с шам (β=-8.01, p=0.029). Наблюдалась тенденция к значимости для ДАД (p=0.08) и САДср (p=0.06) при 100 Гц по сравнению с шам. Сравнение с базовым уровнем (внутри сессии 100 Гц): Во время стимуляции RAVANS на частоте 100 Гц наблюдалось значимое снижение абсолютных значений ДАД (p=0.04) и САДср (p=0.04) по сравнению с базовым уровнем для этой же сессии. Другие частоты: Значимых эффектов для частот 2, 10 и 25 Гц по сравнению с шам или базовым уровнем не обнаружено.
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Рандомизированное, внутрисубъектное сравнение частот (2, 10, 25, 100 Гц) и шам-стимуляции.
УЧАСТНИКИ: 12 пациентов с гипертонией (8 женщин, средний возраст 52.5 ± 6.0 лет).
МОНТАЖ: Цель: ABVN. Электроды: Кастомные, на левом ухе. Расположение (RAVANS): Чаша ушной раковины (cymba concha). Расположение (Контроль - Sham): Электроды на месте, но отсоединены от стимулятора.
Параметры: Тип: RAVANS (монофазная). Частота: Сравнивались 2, 10, 25, 100 Гц. Ширина импульса: 300 мкс. Гейтирование: Вспышки по 1 сек, подаваемые во время фазы выдоха (с задержкой 0.8 сек). Интенсивность: 'Medium' (цель 5/10 NRS). Длительность: 30 минут стимуляции. Контроль (Sham): Электроды отсоединены, слепое условие.
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Исследователи предположили, что поскольку активность блуждающего нерва подавляется на вдохе и стимулируется на выдохе, то транскутанная аурикулярная стимуляция блуждающего нерва (taVNS), синхронизированная с выдохом (expiratory-gated), будет оказывать более выраженные кардиоингибиторные эффекты (снижение ЧСС, повышение BRS и вагусных индексов HRV), чем стимуляция на вдохе (inspiratory-gated) или непрерывная стимуляция (non-respiratory-gated). Также предполагалось, что эффекты будут сильнее у лиц с исходно высокой ЧСС (низкий вагусный тонус). Целью было сравнить сердечно-сосудистые эффекты этих трех режимов taVNS у здоровых добровольцев.
ВЫВОДЫ
Стимуляция taVNS, синхронизированная с выдохом, и непрерывная taVNS оказывают явные кардиоингибиторные эффекты (снижение ЧСС) у здоровых субъектов, но только если их исходная (предстимуляционная) ЧСС относительно высока. Стимуляция taVNS, синхронизированная с вдохом, не влияет на ЧСС. Сердечные и сосудистые эффекты taVNS зависят от исходного уровня ЧСС. Не было найдено убедительных доказательств превосходства стимуляции на выдохе над непрерывной стимуляцией по большинству измеренных параметров в этой группе. Неожиданное повышение BRS-DOWN при стимуляции на вдохе требует дальнейшего изучения.
МЕТОДОЛОГИЯ
Двенадцать здоровых добровольцев приняли участие во внутрисубъектном исследовании, сравнивающем три режима транскутанной аурикулярной стимуляции блуждающего нерва (taVNS): синхронизированный с выдохом, синхронизированный с вдохом и непрерывный (не синхронизированный). Каждый участник прошел две экспериментальные сессии в разные дни для контрбалансировки порядка первых двух режимов. В каждой сессии последовательно проводились три 3-минутные пробы (по одной для каждого режима), состоящие из 1 минуты контролируемого дыхания без стимуляции и 2 минут контролируемого дыхания с taVNS (25 Гц, ширина импульса 1 мс/фаза, интенсивность 80% от диапазона сенсорный-болевой порог). Синхронизация с дыханием управлялась по сигналу воздушного потока. Непрерывно регистрировались ЭКГ (для ЧСС и HRV), артериальное давление (для САД, СМАД, ОПСС и BRS методом последовательностей) и дыхание. Анализировались процентные изменения гемодинамических параметров, BRS и HRV, а также их зависимость от режима стимуляции и исходной ЧСС.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Общий анализ не выявил значимых различий между тремя режимами стимуляции (синхронизированной с выдохом, с вдохом и непрерывной) по большинству гемодинамических показателей, BRS-UP, BRS-ALL или индексам HRV. Однако было обнаружено значимое взаимодействие (p=0.04) между режимом стимуляции и исходной частотой сердечных сокращений (ЧСС) для реакции ЧСС. В подгруппе участников с исходно высокой ЧСС (≥ 67 уд/мин) стимуляция на выдохе (-1.30%) и непрерывная стимуляция (-1.69%) приводили к снижению ЧСС, тогда как стимуляция на вдохе не оказывала такого эффекта (+0.11%). Разница в изменении ЧСС между стимуляцией на вдохе и непрерывной стимуляцией была статистически значимой (p=0.02), а между стимуляцией на вдохе и выдохе — на уровне тенденции (p=0.06). Исходная ЧСС также слабо отрицательно коррелировала с изменением ЧСС и слабо положительно — с изменением системного сосудистого сопротивления (ОПСС). Кроме того, BRS-DOWN был значимо выше при стимуляции на вдохе по сравнению с непрерывной стимуляцией (p=0.03).
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Внутрисубъектное сравнение трех режимов стимуляции (expiratory-gated, inspiratory-gated, non-gated).
УЧАСТНИКИ: 12 здоровых добровольцев (возраст 23 ± 3 года).
МОНТАЖ: Цель: ABVN. Электроды: Кастомные (место не указано). Расположение (taVNS): Предположительно область иннервации ABVN. Расположение (Контроль): Сравнение трех активных режимов.
Параметры: Тип: taVNS (бифазная). Частота: 25 Гц. Ширина импульса: 1000 мкс/фаза (1 мс/фаза). Гейтирование: Сравнивались: синхронизация с выдохом, синхронизация с вдохом, непрерывная стимуляция. Интенсивность: 80% диапазона между сенсорным и болевым порогом (средняя 722 мкА). Длительность: 2 минуты стимуляции для каждого режима. Контроль: Сравнение трех активных режимов.
[10] Экспираторно синхронизированная чрескожная стимуляция блуждающего нерва ушной раковины (taVNS) не приводит к дальнейшему увеличению вариабельности сердечного ритма во время медленного дыхания с частотой 0,1 Гц
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Исследовать, может ли синхронизированная с выдохом транскутанная аурикулярная стимуляция блуждающего нерва (taVNS) усилить известный эффект медленного дыхания (6 дых/мин) на повышение вариабельности сердечного ритма (ВСР), по сравнению с шам-стимуляцией во время медленного дыхания.
ВЫВОДЫ
На основании полученных результатов авторы пришли к выводу, что применявшаяся в данном исследовании методика taVNS, синхронизированная с выдохом и использующая частоту 100 Гц, не оказывает дополнительного острого (немедленного) влияния на вариабельность сердечного ритма сверх того эффекта, который достигается самим по себе медленным дыханием на частоте 0.1 Гц. Это говорит об отсутствии синергетического или аддитивного эффекта между этими двумя методами при данных параметрах стимуляции. Увеличение ВСР, наблюдавшееся в обеих группах, полностью объясняется воздействием медленного дыхания. Исследователи отмечают, что эти выводы относятся к конкретным параметрам стимуляции и не исключают возможности эффектов при длительном применении taVNS, использовании других параметров или при воздействии на другие системы организма (например, болевую или аффективную).
МЕТОДОЛОГИЯ
В исследовании использовался перекрестный дизайн, где 22 здоровых участника (окончательный анализ проведен для 15) прошли две сессии. В обеих сессиях участники практиковали медленное дыхание (6 вдохов/мин) в течение 20 минут. В одной сессии медленное дыхание сочеталось с активной taVNS (электрическая стимуляция на козелок и полость ушной раковины левого уха), а в другой — с плацебо-стимуляцией (на мочку уха). Стимуляция (100 Гц, 400 мкс) подавалась только во время фазы выдоха. На протяжении эксперимента регистрировалась электрокардиограмма (ЭКГ) для расчета показателей ВСР (rMSSD, спектральная мощность на частоте 0.1 Гц) и среднего интервала между сердечными сокращениями (IBI).
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Анализ данных показал, что практика медленного дыхания успешно снизила частоту дыхания участников до целевого уровня примерно 6 вдохов в минуту в обеих экспериментальных условиях. Как и ожидалось, в обеих группах (и с taVNS, и с плацебо) наблюдалось статистически значимое увеличение показателей ВСР (rMSSD) и среднего интервала между ударами сердца (IBI), что подтверждает известный положительный эффект самого медленного дыхания на кардиовагальный контроль. Однако ключевым результатом стало отсутствие статистически значимых различий между условием активной taVNS и условием плацебо-стимуляции в степени увеличения ВСР или замедления сердечного ритма. Байесовский статистический анализ также подтвердил эти нулевые результаты, предоставив весомые доказательства в пользу отсутствия разницы между группами.
ВЫЖИМКА
ДИЗАЙН: Перекрестный (within-subject), шам-контролируемый (стимуляция мочки уха), сравнение во время медленного дыхания (6 дых/мин).
УЧАСТНИКИ: 15 здоровых добровольцев.
МОНТАЖ: Цель: ABVN. Электроды: Клипсы на левом ухе. Расположение (taVNS): Козелок (tragus) и полость раковины (cavum conchae). Расположение (Контроль - Sham): Мочка уха (earlobe).
Параметры: Тип: taVNS (бифазная), синхронизированная с выдохом. Частота: 100 Гц. Ширина импульса: 400 мкс. Интенсивность: Титрованная ниже болевого порога. Длительность: 20 минут стимуляции во время медленного дыхания. Контроль (Sham): Стимуляция мочки уха теми же параметрами.
[11] Обзор ScienceDirect (2024) - ScienceDirect
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Обобщить текущие знания о механизмах действия RAVNS и рассмотреть ее потенциальные, но менее изученные клинические применения, такие как когнитивные нарушения и дисфагия после инсульта.
МЕТОДОЛОГИЯ
Представляет собой обзор литературы, синтезирующий данные из различных исследований по RAVNS. Рассматриваются гипотетические механизмы (уменьшение воспаления, балансировка нейрохимических веществ, усиление нейропластичности).
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ОБЗОРА
Обзор предполагает, что RAVNS может иметь нейропротекторные эффекты за счет снижения воспаления и модуляции нейротрансмиттеров. Также выдвигается гипотеза о потенциальной пользе при когнитивных нарушениях и постинсультной дисфагии, но подчеркивается необходимость проведения специализированных клинических испытаний для подтверждения этих применений.
ДОП ИНФО
[12] Обзор Frontiers (2022) - Frontiers
ЦЕЛЬ И ГИПОТЕЗА
Предложить и обсудить будущие технологические усовершенствования RAVNS, в частности, разработку систем с замкнутым контуром (closed-loop systems).
МЕТОДОЛОГИЯ
Это обзорная статья (Perspective), а не экспериментальное исследование. Методология включает: 1) Обзор существующей литературы по taVNS и ее применению. 2) Анализ двух известных систем CL-taVNS (MAAVNS и RAVANS) на основе опубликованных данных. 3) Концептуальная разработка и обоснование трех новых типов CL-taVNS систем, основанных на потенциальных биомаркерах из ЭЭГ (для эпилепсии, депрессии), ЭКГ (для сердечно-сосудистых заболеваний) и SHS (для диабета, ревматоидного артрита). 4) Обсуждение теоретических основ, технических требований (ИИ, Bluetooth, носимые устройства) и возможных паттернов работы (мгновенный vs. непрерывный) для CL-taVNS.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
CL-taVNS — это новая концепция (формально предложена в 2020 г.), направленная на повышение эффективности и персонализации taVNS путем автоматической адаптации стимуляции на основе биологической обратной связи. Существующие системы (MAAVNS, RAVANS) используют поведенческие триггеры (движение, дыхание). Предлагаются будущие системы, основанные на объективных физиологических показателях: ЭЭГ-синхронизированная (для обнаружения эпилептиформной активности, маркеров депрессии и др.), ЭКГ-синхронизированная (для аритмий, ишемии и др.), SHS-синхронизированная (для контроля глюкозы при диабете, цитокинов при воспалении). Для реализации этих систем потребуются носимые датчики, алгоритмы ИИ для распознавания биомаркеров и беспроводная связь. Важными аспектами являются определение надежных биомаркеров для включения ("On Biomarkers") и выключения ("Off Biomarkers") стимуляции. Различаются два паттерна работы: мгновенный CL-taVNS (кратковременная стимуляция при обнаружении события) и непрерывный CL-taVNS (постоянная адаптация параметров стимуляции на основе биосигнала).
ДОП ИНФА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
RAVNS представляет собой многообещающий неинвазивный подход к стимуляции блуждающего нерва путем синхронизации с паттернами дыхания. Ранние данные подтверждают ее потенциал в управлении болью, лечении депрессии и гипертонии, с благоприятным профилем безопасности по сравнению с инвазивной VNS. Однако ее полный охват и надежность требуют дальнейшего изучения. По мере развития исследований RAVNS может стать универсальным инструментом в биоэлектронной медицине.
ВНИМАНИЕ: ДАННАЯ СТАТЬЯ НОСИТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННО-ПРОСВЕТИТЕЛЬСКИЙ ХАРАКТЕР И НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ РУКОВОДСТВА К ДЕЙСТВИЮ. ИНФОРМАЦИЯ, ПРЕДСТАВЛЕННАЯ ЗДЕСЬ, НЕ ЯВЛЯЕТСЯ МЕДИЦИНСКОЙ, ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ ИЛИ ИНОЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОНСУЛЬТАЦИЕЙ. АВТОРЫ И ИЗДАТЕЛИ НЕ НЕСУТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ЛЮБЫЕ РЕШЕНИЯ ИЛИ ДЕЙСТВИЯ, ПРЕДПРИНЯТЫЕ ЧИТАТЕЛЯМИ НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ ДАННОЙ СТАТЬИ.
