Teadlased töötavad välja uut seadet emakakaela närvi aktiivsuse mitteinvasiivseks mõõtmiseks

Teadlased töötavad välja uut seadet emakakaela närvi aktiivsuse mitteinvasiivseks mõõtmiseks

California San Diego ülikooli inseneride ja arstide meeskond on välja töötanud seadme emakakaela närvi aktiivsuse mitteinvasiivseks mõõtmiseks inimestel. See on uus tööriist, mis nende sõnul võib potentsiaalselt anda teavet ja parandada patsientide ravi, kellel on sepsis, eluohtlik reaktsioon infektsioonile ja vaimuhaigused, nagu posttraumaatiline stressihäire (PTSD).

Seadet kirjeldatakse ajakirja Scientific Reports 14. novembri 2022. aasta numbris.

"Esmakordselt oleme tuvastanud emakakaela elektroneurograafilised tõendid autonoomsete (võitlemine või põgenemine versus puhkamine ja seedimine) biotüüpide kohta, mis on märkimisväärselt järjepidevad autonoomse või tahtmatu närvisüsteemi erinevate väljakutsete puhul," ütles vanemautor Imanuel Lerman, MD, UC San Diego meditsiinikooli Jacobs Diem Instituudi SanUC SanUC Diem instituudi kliiniline anestesioloogia kliiniline professor. Insenerikool ning VA stressi ja vaimse tervise tippkeskus.

Uuring põhineb emakakaela vagusnärvi, vagusnärvi ülemise osa, mis kulgeb soolestikust ajju, arvukatele ja põhilistele rollidele, annab teavet ümbritsevate siseorganite seisundi kohta ja jälgib kriitilisi keha funktsioone, nagu immuunvastus ja seedimine, ning mängib rolli peamiste psühhiaatriliste haiguste, nagu meeleolu- ja ärevushäired.

Uuel seadmel on paindlik elektroodide rida, mis ulatuvad kaela alumisest esiosast ülemise tagaküljeni, võimaldades teadlastel registreerida elektrilist aktiivsust erinevate närvide vahel. Sisseehitatud liides võimaldab andmete reaalajas visualiseerimist ja kohandatud algoritm rühmitab inimesed vastavalt nende närvisüsteemi reaktsioonile stressile.

Varem vajas kaela närvitegevuse mõõtmiseks sageli mikroelektroodide kirurgilist implanteerimist. Lerman koos kaasautori Todd Colemaniga, UC San Diego Jacobsi tehnikakooli bioinseneri osakonna professoriga, otsustasid välja töötada vähem riskantse ja vähem invasiivse meetodi, kohandades olemasolevat tehnoloogiat, mille Coleman oli välja töötanud kolleeg Jonas Kurniawaniga. PhD, Stanfordi ülikooli järeldoktor. Saadud painduvat massiivi saab kanda kuni päeva ning see liigub kergesti patsiendi pea ja kaela liigutustega.

Inimese autonoomsete biotüüpide ehk patsientide rühmade uurimiseks, kelle tahtmatu närvisüsteem reageeris stressile sarnaselt, viisid teadlased läbi rea teste, milles uuringus osalejatel paluti oma käsi jäävette asetada ja seal hoida, millele järgnes ajastatud hingamisharjutus. Massiiv registreeris emakakaela närvi signaale või emakakaela elektroneurograafiat, sealhulgas südame löögisagedust uuritavatel enne ja pärast nii jäävee proovimist kui ka hingamisharjutuse ajal.

Uurijad leidsid, et uuringus osalejad jagunesid järjekindlalt kahte erinevasse biotüüpide rühma: need, kelle neuronaalne aktiivsus ja südame löögisagedus tõusid mõlema testi ajal, ja need, kes näitasid vastupidist suundumust. Seadme ainulaadne algoritm tuvastas erinevused spetsiifiliste närviklastrite reaktsioonis stressiteguritele, nagu jäävee põhjustatud valu ja füüsilised sümptomid, nagu higistamine ja ajastatud hingamisprobleemiga seotud südame löögisageduse tõus.

Tulemused on põnevad. Massiiv suutis registreerida autonoomse närvisüsteemi aktiivsust ja olime meeldivalt üllatunud, kui jälgisime stressitesti väljakutsete vahel ühtlast autonoomset reaktsiooni. Siiski on vaja rohkem tööd, et näidata meie tundlikkuse võimeid suuremates populatsioonides.

Todd Coleman, PhD, UC San Diego Jacobsi tehnikakooli biotehnika osakonna professor

Narkootikumide avastamise e-raamat

Eelmise aasta tippintervjuude, artiklite ja uudiste koostamine. Laadige alla tasuta koopia

Kuigi elektroodide massiiv ei suutnud tuvastada täpseid närve, mis põlevad vastuseks külma vee väljakutse stressile ja valule, lootsid teadlased, et see aitab ühel päeval diagnoosida ja ravida selliseid haigusi nagu PTSD ja sepsis. Näiteks põhjustab vaguse närv kehas põletikku vastuseks vigastusele või infektsioonile – mehhanismi, mida PTSD korral võib häirida. Autorid ütlesid, et nende uus seade võib lõpuks aidata arstidel mõõta patsientide reaktsiooni PTSD-ravile, näiteks: B. Sügava hingamise harjutused, mida kasutatakse tähelepanelikkuse meditatsiooni ajal, jälgides vagusnärvi neuraalset tulistamist.

Lerman on juba üks paljudest teadlastest, kes kasutavad elektrilist vagusnärvi stimulatsiooni, et kontrollida, kas nende närvistruktuuride stimuleerimine võib vähendada PTSD-ga inimestel põletikku ja valu.

Massiiv võib edendada ka sõjaväelennukitega sõitvate pilootide ohutust, tuvastades närvitegevuse hüppeid, mis põhjustavad pearinglust või iiveldust.

Autorid väidavad, et haiglates võib seade aidata tuvastada patsiente, kes on vastuvõtlikud eluohtlikele seisunditele, nagu sepsis, tuvastades inimesed, kes reageerivad tugevalt füüsilisele stressile.

Sepsis tekib siis, kui keha immuunsüsteem reageerib infektsioonile üle, kahjustades sellega oma kudesid. Suremusrisk suureneb aja jooksul kiiresti, nii et tehnoloogia, mis aitab avastada ja märgistada kõrge riskiga patsiente haiglas, annaks arstidele varajase hoiatuse antibiootikumide manustamisest ja parandaks patsiendi võimalusi sepsise vältimiseks või ellujäämiseks.

Järgmise sammuna kavatsevad teadlased integreerida massiivi täiendava riistvaraga traadita kantava anduri jaoks, mida saab kasutada väljaspool laborit. Teadlased töötavad praegu välja kliinilise uuringu plaane sepsise tuvastamiseks haiglas.

Uuring oli interdistsiplinaarne jõupingutus, milles osalesid teadlased UC San Diego Qualcommi instituudist, UC San Diego meditsiinikoolist, UC San Diego Jacobsi tehnikakoolist (elektri- ja arvutitehnika, materjaliteadus ja inseneriteadus, nanotehnoloogia ja biotehnika), füüsika osakonnast ja Herbert Werheimi rahvatervise ja VA Stango ülikooli terviseteaduste ja inimeste pikaealisuse teaduskonna teaduskonnast. Süsteem.

Kaasautorite hulka kuuluvad: Yifeng Bu, Jonas F. Kurniawan, Jacob Prince, Andrew KL Nguyen, Brandon Ho, Nathan LJ Sit, Timothy Pham, Vincent M. Wu, Boris Tjhia, Tsung-Chin Wu, Xin M. Tu ja Ramesh Rao, kõik UC San Diego; ja Andrew J. Shin, Stanfordi ülikool.

Selle uurimistöö rahastas osaliselt Biomedical Advanced Research and Development Authority (Grant 75A50119C00038) ja David ja Janice Katzi närviandurite uurimisfond Allen E. Wolfi mälestuseks.

Allikas:

California Ülikool, San Diego

Viide:

Bu, Y. et al. (2022) Kleepuva pinnaga painduv elektroodi massiiv, mis suudab järjestikuse autonoomse stressiga seotud väljakutse ajal teha emakakaela elektroneurograafiat. Teaduslikud aruanded. doi.org/10.1038/s41598-022-21817-w.

.