Sepsis adalah respons yang mengancam jiwa terhadap infeksi, dan kondisi kesehatan mental, seperti gangguan stres pascatrauma (PTSD). Sebuah tim insinyur dan dokter di University of California San Diego telah mengembangkan perangkat yang fleksibel dan terintegrasi perekat untuk mengukur aktivitas saraf serviks pada manusia secara non-invasif. Alat ini berpotensi digunakan untuk menginformasikan dan meningkatkan perawatan bagi pasien dengan sepsis.
Studi ini didasarkan pada banyak dan fungsi mendasar dari saraf vagus serviks, bagian atas saraf vagus yang menghubungkan usus ke otak. Saraf vagus serviks memantau proses tubuh yang vital seperti respons kekebalan dan pencernaan, menyampaikan informasi tentang kesehatan organ internal di dekatnya, dan berperan dalam kondisi kejiwaan yang parah seperti suasana hati dan kegelisahan gangguan.
Ini adalah pertama kalinya para ilmuwan mengidentifikasi bukti elektroneurografik servikal dari biotipe otonom (melawan atau lari versus istirahat dan mencerna) yang sangat konsisten di berbagai tantangan sistem saraf otonom atau tidak disengaja.
Para ilmuwan dapat merekam aktivitas listrik di berbagai saraf menggunakan rangkaian elektroda fleksibel perangkat baru, yang membentang dari bagian depan bawah leher hingga punggung atas. Visualisasi data waktu nyata dimungkinkan oleh antarmuka pengguna yang terintegrasi, dan orang-orang dikelompokkan berdasarkan bagaimana sistem saraf mereka bereaksi terhadap stres dalam algoritme yang dibuat khusus.
Para ilmuwan melakukan serangkaian tes yang mengharuskan subjek penelitian untuk meletakkan dan memegang tangan mereka di air es, diikuti dengan latihan pernapasan berjangka waktu, untuk menyelidiki biotipe otonom manusia atau kelompok pasien yang sistem saraf tak sadarnya merespons dengan cara yang sama terhadap stres. Sebelum dan sesudah tantangan air es dan selama latihan pernapasan, larik merekam detak jantung pada subjek dan pensinyalan saraf serviks, atau elektroneurografi.
Ditemukan bahwa peserta penelitian jatuh secara konsisten ke dalam dua kelompok biotipe yang berbeda: mereka yang penembakan saraf dan detak jantungnya meningkat selama kedua tes dan mereka yang menunjukkan tren yang berlawanan. Algoritme unik perangkat mengidentifikasi perbedaan dalam respons kelompok saraf tertentu terhadap pemicu stres, seperti rasa sakit yang disebabkan oleh air es, dan gejala fisik, seperti berkeringat dan peningkatan detak jantung yang terkait dengan tantangan pernapasan berjangka waktu.
Rekan penulis Todd Coleman, Ph.D., seorang profesor di Departemen Bioengineering di UC San Diego Jacobs School of Engineering, tersebut, “Hasilnya menarik. Array dapat merekam aktivitas sistem saraf otonom, dan kami sangat terkejut mengamati respons otonom yang konsisten di seluruh tantangan tes stres. Namun, lebih banyak pekerjaan diperlukan untuk menunjukkan kemampuan sensor kami dalam populasi yang lebih besar.”
“Meskipun susunan elektroda tidak dapat mengidentifikasi saraf yang tepat yang bekerja sebagai respons terhadap stres dan rasa sakit dari tantangan air dingin, kami berharap suatu hari nanti akan membantu dalam mendiagnosis dan mengobati kondisi seperti PTSD dan keracunan darah. "
“Perangkat baru mereka pada akhirnya dapat membantu dokter dalam mengukur respons pasien terhadap terapi PTSD, seperti latihan pernapasan dalam yang dilakukan selama meditasi mindfulness, dengan memantau penembakan saraf di saraf vagus.”
Para ilmuwan selanjutnya berencana untuk mengintegrasikan array dengan perangkat keras tambahan untuk sensor nirkabel yang dapat dipakai yang dapat digunakan di luar laboratorium. Mereka sekarang mengembangkan rencana untuk uji klinis deteksi sepsis di rumah sakit.
Referensi Jurnal:
- Bu, Y., Kurniawan, JF, Pangeran, J. dkk. Array elektroda permukaan perekat fleksibel yang mampu melakukan elektroneurografi serviks selama tantangan stres otonom berurutan. Sci Rep 12 Agustus 19467 (2022). DOI: 10.1038 / s41598-022-21817-w
