A szepszis életveszélyes válasz a fertőzésre és a mentális egészségi állapotokra, például a poszttraumás stressz zavarra (PTSD). Mérnökökből és orvosokból álló csapat a University of California San Diego rugalmas, ragasztóval integrált eszközt fejlesztett ki a nyaki idegek aktivitásának nem invazív módon történő mérésére emberekben. Ez az eszköz potenciálisan felhasználható a szepszisben szenvedő betegek kezelésének tájékoztatására és javítására.
A tanulmány a nyaki vagus ideg számos és alapvető funkciójára épül, amely a vagus ideg felső része, amely összeköti a beleket a agy. A nyaki vagus ideg figyeli a létfontosságú testi folyamatokat, például az immunválaszt és az emésztést, információkat közöl a közeli belső szervek egészségéről, és szerepet játszik olyan súlyos pszichiátriai állapotokban, mint a hangulat szorongás rendellenességek.
Ez az első alkalom, hogy a tudósok azonosították a nyaki elektroneurográfiás bizonyítékokat az autonóm (harc vagy repülés versus pihenés és emésztés) biotípusaira, amelyek figyelemreméltóan konzisztensek a különböző autonóm vagy akaratlan idegrendszeri kihívásokban.
A tudósok rögzíthetik az elektromos aktivitást a különböző idegeken keresztül az új készülék rugalmas elektródáival, amelyek a nyak alsó részétől a hát felső részéig húzódnak. A valós idejű adatvizualizációt egy integrált felhasználói felület teszi lehetővé, az embereket pedig aszerint csoportosítják, hogy idegrendszerük hogyan reagál a stresszre egy speciálisan kialakított algoritmusban.
A tudósok egy sor tesztet végeztek, amelyek során a vizsgálati alanyoknak jeges vízbe kellett helyezniük és ott tartaniuk kellett a kezüket, majd időzített légzőgyakorlatot végeztek, hogy megvizsgálják az emberi autonóm biotípusokat vagy olyan betegcsoportokat, akiknek az önkéntelen idegrendszere hasonlóan reagált a stresszre. A jeges vizes kihívás előtt és után, valamint a légzőgyakorlat alatt a tömb rögzítette az alanyok szívfrekvenciáját és a nyaki ideg jelzéseit vagy az elektroneurográfiát.
Azt találták, hogy a vizsgálatban résztvevők következetesen két különálló biotípus-csoportba sorolhatók: azokba, akiknek idegi tüzelése és szívfrekvenciája mindkét teszt során megnőtt, illetve azok, akiknél az ellenkező tendencia mutatkozott. Az eszköz egyedi algoritmusa különbségeket azonosított a specifikus idegcsoportok stresszorokra adott válaszában, mint például a jeges víz által kiváltott fájdalom, és olyan fizikai tünetek, mint az izzadás és az időzített légzési kihíváshoz kapcsolódó megnövekedett pulzusszám.
Társszerző Todd Coleman, Ph.D., az UC San Diego Jacobs School of Engineering Biomérnöki Tanszékének professzora, mondott, „Az eredmények izgalmasak. A tömb képes rögzíteni az autonóm idegrendszeri aktivitást, és kellemes meglepetés volt, hogy következetes autonóm reakciókat figyeltünk meg a stressztesztek során. Több munkára van azonban szükség ahhoz, hogy nagyobb populációkban is demonstrálhassuk az érzékelők képességeit.”
„Bár az elektródasor nem tudta pontosan azonosítani azokat az idegeket, amelyek a hidegvízi kihívás által okozott stresszre és fájdalomra válaszul tüzelnek, reméljük, hogy egyszer segíteni fog az olyan állapotok diagnosztizálásában és kezelésében, mint a PTSD és vérmérgezés. "
„Új készülékük végül segítheti a klinikusokat a betegek terápiára adott válaszának mérésében PTSD, mint például az éber meditáció során alkalmazott mély légzőgyakorlatok a vagus ideg neurális tüzelésének figyelésével."
A tudósok a továbbiakban azt tervezik, hogy a tömböt további hardverrel integrálják egy vezeték nélküli, hordható érzékelőhöz, amely a laboratóriumon kívül is telepíthető. Jelenleg terveket dolgoznak ki egy kórházi szepszis kimutatására szolgáló klinikai vizsgálatra.
Journal Reference:
- Bu, Y., Kurniawan, J. F., Prince, J. et al. Rugalmas tapadó felületi elektródasor, amely képes nyaki elektroneurográfiára szekvenciális autonóm stresszhatás során. Sci Rep 12, 19467 (2022). DOI: 10.1038 / s41598-022-21817-w
