Sepsis on hengenvaarallinen reaktio infektioon ja mielenterveysongelmiin, kuten posttraumaattiseen stressihäiriöön (PTSD). Tiimi insinöörejä ja lääkäreitä University of California San Diego on kehittänyt joustavan, liimalla integroidun laitteen, jolla mitataan kohdunkaulan hermotoimintaa ei-invasiivisesti. Tätä työkalua voitaisiin mahdollisesti käyttää tiedottamaan ja parantamaan sepsispotilaiden hoitoja.
Tutkimus perustuu kohdunkaulan vagushermon lukuisiin perustoimintoihin, vagushermon yläosaan, joka yhdistää suolen aivot. Kohdunkaulan vagushermo tarkkailee elintärkeitä prosesseja, kuten immuunivastetta ja ruoansulatusta, välittää tietoa läheisten sisäelinten terveydestä ja vaikuttaa vakaviin psykiatrisiin tiloihin, kuten mielialaan ja levottomuus häiriöt.
Tämä on ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat tunnistaneet kohdunkaulan elektroneurografisia todisteita autonomisista (taistele tai pakene vs. lepo ja sulaminen) biotyypeistä, jotka ovat huomattavan yhdenmukaisia erilaisissa autonomisen tai tahattoman hermoston haasteissa.
Tutkijat voivat tallentaa sähköistä aktiivisuutta eri hermoissa käyttämällä uuden laitteen joustavaa elektrodisarjaa, joka ulottuu kaulan alemmasta etuosasta yläselkään. Reaaliaikainen datan visualisointi on mahdollista integroidun käyttöliittymän ansiosta, ja ihmiset ryhmitellään sen mukaan, miten heidän hermostonsa reagoivat stressiin erityisesti luodulla algoritmilla.
Tiedemiehet suorittivat sarjan testejä, joissa tutkittavien oli asetettava kätensä jääveteen ja pidettävä siinä, minkä jälkeen suoritettiin ajoitettu hengitysharjoitus ihmisen autonomisten biotyyppien tai potilasryhmien tutkimiseksi, joiden tahdosta riippumaton hermosto reagoi samalla tavalla stressiin. Ennen jäävesihaastetta ja sen jälkeen sekä hengitysharjoituksen aikana taulukko tallensi koehenkilöiden sykkeen ja kohdunkaulan hermosignaloinnin eli elektroneurografian.
Todettiin, että tutkimuksen osallistujat jakautuivat johdonmukaisesti kahteen erilliseen biotyyppiryhmään: niihin, joiden hermolaukaisu ja syke nousivat molempien testien aikana, ja niihin, joilla oli päinvastainen suuntaus. Laitteen ainutlaatuinen algoritmi tunnisti eroja tiettyjen hermoklustereiden vasteessa stressitekijöihin, kuten jääveden aiheuttamaan kipuun, ja fyysisistä oireista, kuten hikoilusta ja kohonneesta sykkeestä, jotka liittyvät ajoitettuun hengityshaasteeseen.
Toinen kirjoittaja Todd Coleman, Ph.D., professori biotekniikan osastolla UC San Diego Jacobs School of Engineeringissä, sanoi, ”Tulokset ovat jännittäviä. Ryhmä pystyi tallentamaan autonomisen hermoston aktiivisuutta, ja olimme iloisesti yllättyneitä havaitessamme johdonmukaisia autonomisia vasteita stressitestien haasteissa. Enemmän työtä tarvitaan kuitenkin anturiominaisuuksiemme osoittamiseksi suuremmissa populaatioissa."
"Vaikka elektrodiryhmä ei pystynyt tunnistamaan tarkkoja hermoja, jotka laukeavat vastauksena kylmän veden haasteen aiheuttamaan stressiin ja kipuun, toivomme, että se auttaa joskus diagnosoimaan ja hoitamaan sairauksia, kuten PTSD ja sepsis"
"Heidän uusi laite saattaa lopulta auttaa kliinikkoja mittaamaan potilaiden vastetta hoitoon PTSD, kuten syvähengitysharjoituksia, joita käytetään mindfulness-meditaatiossa, seuraamalla hermolaukaisua vagushermossa."
Tutkijat aikovat edelleen integroida matriisin lisälaitteistolla langattomalle, puettavalle tunnistimelle, joka voidaan ottaa käyttöön laboratorion ulkopuolella. He kehittävät nyt suunnitelmia sairaalassa tehtävää sepsiksen havaitsemisen kliinistä tutkimusta varten.
Lehden viite:
- Bu, Y., Kurniawan, JF, Prince, J. et ai. Joustava tarttuva pintaelektrodiryhmä, joka pystyy suorittamaan kohdunkaulan elektroneurografiaa peräkkäisen autonomisen stressin aikana. Sci Rep 12, 19467 (2022). DOI: 10.1038 / s41598-022-21817-w
