Sepsis is een levensbedreigende reactie op infectie en psychische aandoeningen, zoals posttraumatische stressstoornis (PTSS). Een team van ingenieurs en artsen aan de University of California San Diego heeft een flexibel, in lijm geïntegreerd apparaat ontwikkeld om de cervicale zenuwactiviteit bij mensen niet-invasief te meten. Deze tool kan mogelijk worden gebruikt om behandelingen voor patiënten met sepsis te informeren en te verbeteren.
De studie bouwt voort op de talrijke en fundamentele functies van de cervicale nervus vagus, het bovenste deel van de nervus vagus dat de darm met de darm verbindt. hersenen. De cervicale nervus vagus bewaakt vitale lichaamsprocessen zoals immuunrespons en spijsvertering, geeft informatie over de gezondheid van nabijgelegen inwendige organen en speelt een rol bij ernstige psychiatrische aandoeningen zoals stemming en angst aandoeningen.
Dit is de eerste keer dat wetenschappers cervicaal elektroneurografisch bewijs hebben gevonden van autonome (vechten of vluchten versus rusten en verteren) biotypes die opmerkelijk consistent zijn bij verschillende autonome of onvrijwillige uitdagingen van het zenuwstelsel.
Wetenschappers kunnen elektrische activiteit over verschillende zenuwen registreren met behulp van de flexibele reeks elektroden van het nieuwe apparaat, die zich uitstrekt van de voorkant van de nek tot de bovenrug. Realtime datavisualisatie wordt mogelijk gemaakt door een geïntegreerde gebruikersinterface, en mensen worden gegroepeerd op basis van hoe hun zenuwstelsel reageert op stress in een speciaal gemaakt algoritme.
Wetenschappers voerden een reeks tests uit waarbij proefpersonen hun hand in ijswater moesten houden en houden, gevolgd door een getimede ademhalingsoefening, om menselijke autonome biotypes of groepen patiënten te onderzoeken van wie het onwillekeurige zenuwstelsel op dezelfde manier op stress reageerde. Voor en na de ijswateruitdaging en tijdens de ademhalingsoefening registreerde de array de hartslag van de proefpersonen en cervicale zenuwsignalering of elektroneurografie.
Het bleek dat de deelnemers aan de studie consequent in twee verschillende biotypegroepen vielen: degenen van wie het neurale vuren en de hartslag tijdens beide tests toenamen en degenen die de tegenovergestelde trend vertoonden. Het unieke algoritme van het apparaat identificeerde verschillen in de reactie van specifieke zenuwclusters op stressfactoren, zoals pijn veroorzaakt door het ijswater, en fysieke symptomen, zoals zweten en een verhoogde hartslag die verband houden met de getimede ademhalingsuitdaging.
Co-auteur Todd Coleman, Ph.D., een professor in de afdeling Bioengineering aan de UC San Diego Jacobs School of Engineering, zei, “De resultaten zijn opwindend. De array kon activiteit van het autonome zenuwstelsel registreren en we waren aangenaam verrast om consistente autonome reacties te zien bij stresstestuitdagingen. Er is echter meer werk nodig om onze sensormogelijkheden in grotere populaties te demonstreren.
"Hoewel de elektrode-array niet de precieze zenuwen kon identificeren die in reactie op de stress en pijn van de koudwateruitdaging vuren, hopen we dat het ooit zal helpen bij het diagnosticeren en behandelen van aandoeningen zoals PTSS en bloedvergiftiging. '
“Hun nieuwe apparaat zou clinici uiteindelijk kunnen helpen bij het meten van de respons van patiënten op therapie voor PTSS, zoals diepe ademhalingsoefeningen die worden gebruikt tijdens mindfulness-meditatie, door het neuraal vuren in de nervus vagus te volgen.
Wetenschappers zijn verder van plan om de array te integreren met extra hardware voor een draadloze, draagbare sensor die buiten het laboratorium kan worden ingezet. Ze ontwikkelen nu plannen voor een klinisch onderzoek naar sepsisdetectie in het ziekenhuis.
Journal Reference:
- Bu, Y., Kurniawan, JF, Prince, J. et al. Een flexibele adhesieve elektrode-array die in staat is tot cervicale elektroneurografie tijdens een sequentiële autonome stress-uitdaging. Sci Rep 12 (19467). DOI: 10.1038 / s41598-022-21817-w
