يقوم الباحثون بتطوير جهاز جديد لقياس نشاط العصب العنقي بشكل غير جراحي

يقوم الباحثون بتطوير جهاز جديد لقياس نشاط العصب العنقي بشكل غير جراحي

قام فريق من المهندسين والأطباء في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، بتطوير جهاز لقياس نشاط العصب العنقي بشكل غير جراحي لدى البشر، وهي أداة جديدة يقولون إنها يمكن أن توفر المعلومات وتحسن العلاج للمرضى الذين يعانون من الإنتان، وهو رد فعل يهدد الحياة للعدوى، والأمراض العقلية مثل اضطراب ما بعد الصدمة (PTSD).

تم وصف الجهاز في عدد 14 نوفمبر 2022 من مجلة Scientific Reports.

قال المؤلف الرئيسي إيمانويل ليرمان، دكتوراه في الطب وأستاذ التخدير في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو: "للمرة الأولى، حددنا دليلًا على تخطيط كهربية عنق الرحم للأنماط الحيوية اللاإرادية (القتال أو الهروب مقابل الراحة والهضم) التي تتسق بشكل ملحوظ عبر التحديات المختلفة للجهاز العصبي اللاإرادي أو اللاإرادي". كلية الهندسة ومركز VA للتميز في علاج التوتر والصحة العقلية.

يعتمد البحث على الأدوار العديدة والأساسية للعصب المبهم العنقي، وهو الجزء العلوي من العصب المبهم الذي يمتد من الأمعاء إلى الدماغ، ويوفر معلومات حول حالة الأعضاء الداخلية المحيطة، ويراقب وظائف الجسم الحيوية مثل الاستجابة المناعية والهضم، ويلعب دورًا في الأمراض النفسية الكبرى مثل اضطرابات المزاج والقلق.

يتميز الجهاز الجديد بمجموعة مرنة من الأقطاب الكهربائية التي تمتد من الجزء السفلي الأمامي إلى الجزء العلوي الخلفي من الرقبة، مما يسمح للباحثين بتسجيل النشاط الكهربائي عبر الأعصاب المختلفة. تسمح الواجهة المدمجة بتصور البيانات في الوقت الفعلي، وتقوم خوارزمية مخصصة بتجميع الأشخاص وفقًا لاستجابة نظامهم العصبي للتوتر.

في الماضي، كان قياس نشاط العصب في الرقبة يتطلب غالبًا زرع أقطاب كهربائية دقيقة جراحيًا. شرع ليرمان، جنبًا إلى جنب مع المؤلف المشارك تود كولمان، والأستاذ في قسم الهندسة الحيوية في كلية الهندسة بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو جاكوبس، في تطوير طريقة أقل خطورة وأقل تدخلاً من خلال تكييف التكنولوجيا الحالية التي طورها كولمان مع زميله جوناس كورنياوان. دكتوراه، زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد. يمكن ارتداء المصفوفة المرنة الناتجة لمدة تصل إلى يوم وتتحرك بسهولة مع حركات رأس ورقبة المريض.

لدراسة الأنماط الحيوية اللاإرادية البشرية، أو مجموعات من المرضى الذين استجابت أجهزتهم العصبية اللاإرادية بشكل مماثل للإجهاد، أجرى الباحثون سلسلة من الاختبارات التي طُلب فيها من المشاركين في الدراسة وضع أيديهم في الماء المثلج، يليها تمرين تنفس محدد التوقيت. سجلت المصفوفة إشارات العصب العنقي أو تخطيط كهربية عنق الرحم، بما في ذلك معدل ضربات القلب في الأشخاص قبل وبعد تحدي الماء المثلج وأثناء تمرين التنفس.

وجد الباحثون أن المشاركين في الدراسة ينقسمون باستمرار إلى مجموعتين حيويتين مختلفتين: أولئك الذين زاد نشاطهم العصبي ومعدل ضربات القلب خلال كلا الاختبارين، وأولئك الذين أظهروا الاتجاه المعاكس. حددت الخوارزمية الفريدة للجهاز الاختلافات في استجابة مجموعات عصبية معينة للضغوطات مثل الألم الناجم عن الماء المثلج والأعراض الجسدية مثل التعرق وزيادة معدل ضربات القلب المرتبطة بتحدي التنفس الموقوت.

النتائج مثيرة. كانت المصفوفة قادرة على تسجيل نشاط الجهاز العصبي اللاإرادي، وقد فوجئنا بسرور بملاحظة الاستجابة اللاإرادية المتسقة عبر تحديات اختبار الإجهاد. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من العمل لإظهار قدراتنا الاستشعارية في أعداد أكبر من السكان.

تود كولمان، دكتوراه، أستاذ بقسم الهندسة الحيوية، كلية الهندسة بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو جاكوبس

الكتاب الإلكتروني لاكتشاف المخدرات

تجميع لأهم المقابلات والمقالات والأخبار من العام الماضي. تنزيل نسخة مجانية

على الرغم من أن مجموعة الأقطاب الكهربائية لم تكن قادرة على تحديد الأعصاب الدقيقة التي تنشط استجابةً للضغط والألم الناتجين عن تحدي الماء البارد، إلا أن الباحثين كانوا يأملون أن يساعدوا يومًا ما في تشخيص وعلاج حالات مثل اضطراب ما بعد الصدمة والإنتان. على سبيل المثال، يثير العصب المبهم التهابًا في الجسم استجابة للإصابة أو العدوى، وهي آلية يمكن أن تتعطل في اضطراب ما بعد الصدمة. وقال المؤلفون إن جهازهم الجديد يمكن أن يساعد الأطباء في نهاية المطاف على قياس استجابة المرضى لعلاج اضطراب ما بعد الصدمة، مثل: ب. تمارين التنفس العميق المستخدمة أثناء التأمل الذهني من خلال مراقبة الإطلاق العصبي في العصب المبهم.

ليرمان هو بالفعل واحد من العديد من الباحثين الذين يستخدمون تحفيز العصب المبهم الكهربائي لاختبار ما إذا كان تحفيز هذه الهياكل العصبية يمكن أن يقلل الالتهاب والألم لدى الأشخاص الذين يعانون من اضطراب ما بعد الصدمة.

يمكن أن يعزز المصفوفة أيضًا سلامة الطيارين الذين يقومون بتشغيل الطائرات العسكرية من خلال الكشف عن الزيادات في نشاط الأعصاب التي تسبب الدوخة أو الغثيان.

يقترح الباحثون أن الجهاز يمكن أن يساعد في المستشفيات في اكتشاف المرضى المعرضين لحالات تهدد حياتهم مثل الإنتان، وذلك من خلال تحديد الأشخاص الذين يتفاعلون بقوة مع الإجهاد البدني.

يحدث الإنتان عندما يبالغ جهاز المناعة في الجسم في رد فعله تجاه العدوى، مما يؤدي إلى إتلاف أنسجته. تزداد مخاطر الوفيات بسرعة بمرور الوقت، لذا فإن التكنولوجيا التي تساعد في اكتشاف المرضى المعرضين للخطر الشديد في المستشفى والإبلاغ عنهم من شأنها أن تعطي الأطباء إنذارًا مبكرًا لإدارة المضادات الحيوية وتحسين فرص المريض في تجنب الإنتان أو النجاة منه.

وكخطوة تالية، يخطط الباحثون لدمج المصفوفة مع أجهزة إضافية لمستشعر لاسلكي يمكن ارتداؤه ويمكن استخدامه خارج المختبر. يقوم الباحثون حاليًا بتطوير خطط لإجراء تجربة سريرية للكشف عن الإنتان في المستشفى.

كانت الدراسة عبارة عن جهد متعدد التخصصات شارك فيه باحثون من معهد كوالكوم بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، وكلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، وكلية الهندسة بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو جاكوبس (الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر، وعلوم وهندسة المواد، وهندسة النانو، والهندسة الحيوية)، وقسم الفيزياء، وكلية هربرت فيرثيم للصحة العامة وعلوم طول العمر البشري وأعضاء هيئة التدريس في جامعة ستانفورد وجامعة كاليفورنيا. نظام الرعاية الصحية سان دييغو VA.

يشمل المؤلفون المشاركون: يفنغ بو، جوناس ف. كورنياوان، جاكوب برينس، أندرو كي إل نغوين، براندون هو، ناثان إل جي سيت، تيموثي فام، فنسنت إم وو، بوريس تجيا، تسونغ تشين وو، شين إم تو، وراميش راو، وجميعهم في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو؛ وأندرو ج. شين، جامعة ستانفورد.

جاء تمويل هذا البحث جزئيًا من هيئة البحث والتطوير الطبي الحيوي المتقدم (منحة 75A50119C00038) وصندوق أبحاث أجهزة الاستشعار العصبية لديفيد وجانيس كاتز تخليدًا لذكرى ألين إي. وولف.

مصدر:

جامعة كاليفورنيا، سان دييغو

مرجع:

بو، Y.، وآخرون. (2022) مجموعة أقطاب كهربائية مرنة ذات سطح لاصق قادر على تصوير كهربية عنق الرحم أثناء تحدي الإجهاد اللاإرادي المتسلسل. التقارير العلمية. doi.org/10.1038/s41598-022-21817-w.

.