Sepsis er en livstruende reaktion på infektion og psykiske lidelser, såsom posttraumatisk stresslidelse (PTSD). Et team af ingeniører og læger ved University of California San Diego har udviklet en fleksibel, klæbemiddel-integreret enhed til at måle cervikal nerveaktivitet hos mennesker non-invasivt. Dette værktøj kan potentielt bruges til at informere og forbedre behandlinger for patienter med sepsis.
Undersøgelsen bygger på de talrige og grundlæggende funktioner i den cervikale vagusnerve, den øvre del af vagusnerven, der forbinder tarmen med hjernen. Den cervikale vagusnerve overvåger vitale kropslige processer som immunrespons og fordøjelse, formidler information om sundheden for nærliggende indre organer og spiller en rolle ved alvorlige psykiatriske tilstande som humør og angst lidelser.
Dette er første gang, videnskabsmænd har identificeret cervikal elektroneurografisk bevis for autonome (kamp eller flugt versus hvile og fordøjelse) biotyper, der er bemærkelsesværdigt konsistente på tværs af forskellige autonome eller ufrivillige nervesystemudfordringer.
Forskere kan registrere elektrisk aktivitet på tværs af forskellige nerver ved hjælp af den nye enheds fleksible række af elektroder, der strækker sig fra nakkens nedre front til den øvre ryg. Real-time datavisualisering er muliggjort af en integreret brugergrænseflade, og folk grupperes ud fra, hvordan deres nervesystemer reagerer på stress i en specielt skabt algoritme.
Forskere udførte en række tests, der krævede, at forsøgspersoner placerede og holdt deres hånd i isvand, efterfulgt af en tidsbestemt vejrtrækningsøvelse, for at undersøge menneskelige autonome biotyper eller grupper af patienter, hvis ufrivillige nervesystemer reagerede på samme måde på stress. Før og efter isvandsudfordringen og under vejrtrækningsøvelsen registrerede arrayet puls i forsøgspersonerne og cervikal nervesignalering eller elektroneurografi.
Det viste sig, at undersøgelsesdeltagere konsekvent faldt i to forskellige biotypegrupper: dem, hvis neurale tænding og hjertefrekvens steg under begge tests, og dem, der udviste den modsatte tendens. Enhedens unikke algoritme identificerede forskelle i specifikke nerveklyngers respons på stressfaktorer, såsom smerter induceret af isvandet, og fysiske symptomer, såsom svedtendens og en øget hjertefrekvens forbundet med den tidsindstillede vejrtrækningsudfordring.
Medforfatter Todd Coleman, Ph.D., professor i Institut for Bioingeniør ved UC San Diego Jacobs School of Engineering, sagde, "Resultaterne er spændende. Arrayet kunne registrere aktivitet i det autonome nervesystem, og vi blev glædeligt overraskede over at observere konsistente autonome reaktioner på tværs af stresstestudfordringer. Der er dog behov for mere arbejde for at demonstrere vores sensoregenskaber i større populationer."
"Selvom elektrodearrayet ikke kunne identificere de præcise nerver, der affyrede som reaktion på stress og smerte ved koldtvandsudfordringen, håber vi, at det en dag vil hjælpe med at diagnosticere og behandle tilstande som PTSD og sepsis".
"Deres nye enhed kan i sidste ende hjælpe klinikere med at måle patienters respons på terapi for PTSD, såsom dybe vejrtrækningsøvelser, der anvendes under mindfulness-meditation, ved at overvåge neurale affyringer i vagusnerven."
Forskere planlægger yderligere at integrere arrayet med yderligere hardware til en trådløs, bærbar sensor, der kan installeres uden for laboratoriet. De udvikler nu planer for et klinisk forsøg med sepsispåvisning på hospitalet.
Journal Reference:
- Bu, Y., Kurniawan, JF, Prince, J. et al. Et fleksibelt klæbende overfladeelektrodearray, der er i stand til cervikal elektroneurografi under en sekventiel autonom stressudfordring. Sci Rep 12, 19467 (2022). DOI: 10.1038 / s41598-022-21817-w
