Sepsis er en livstruende respons på infeksjon og psykiske helsetilstander, som posttraumatisk stresslidelse (PTSD). Et team av ingeniører og leger ved University of California San Diego har utviklet en fleksibel, limintegrert enhet for å måle cervikal nerveaktivitet hos mennesker ikke-invasivt. Dette verktøyet kan potensielt brukes til å informere og forbedre behandlinger for pasienter med sepsis.
Studien bygger på de mange og grunnleggende funksjonene til den cervikale vagusnerven, den øvre delen av vagusnerven som forbinder tarmen med hjerne. Den cervikale vagusnerven overvåker vitale kroppslige prosesser som immunrespons og fordøyelse, formidler informasjon om helsen til nærliggende indre organer, og spiller en rolle ved alvorlige psykiatriske tilstander som humør og angst lidelser.
Dette er første gang forskere har identifisert cervikal elektroneurografisk bevis på autonome (fight or flight versus hvile og fordøyelse) biotyper som er bemerkelsesverdig konsistente på tvers av ulike autonome eller ufrivillige nervesystemutfordringer.
Forskere kan registrere elektrisk aktivitet på tvers av ulike nerver ved å bruke den nye enhetens fleksible rekke av elektroder, som strekker seg fra nakkens nedre front til øvre rygg. Sanntidsdatavisualisering er muliggjort av et integrert brukergrensesnitt, og folk grupperes basert på hvordan nervesystemene deres reagerer på stress i en spesiallaget algoritme.
Forskere utførte en serie tester som krevde at studieobjektene skulle plassere og holde hånden i isvann, etterfulgt av en tidsbestemt pusteøvelse, for å undersøke menneskelige autonome biotyper eller grupper av pasienter hvis ufrivillige nervesystem reagerte på samme måte som stress. Før og etter isvannsutfordringen og under pusteøvelsen, registrerte arrayet hjertefrekvens i forsøkspersonene og cervikal nervesignalering, eller elektroneurografi.
Det ble funnet at studiedeltakerne konsekvent falt inn i to forskjellige biotypegrupper: de hvis nevrale avfyring og hjertefrekvens økte under begge testene og de som viste motsatt trend. Enhetens unike algoritme identifiserte forskjeller i responsen til spesifikke nerveklynger på stressfaktorer, som smerte indusert av isvannet, og fysiske symptomer, som svette og økt hjertefrekvens forbundet med tidsbestemt pusteutfordring.
Medforfatter Todd Coleman, Ph.D., professor ved Institutt for bioingeniørvitenskap ved UC San Diego Jacobs School of Engineering, sa, «Resultatene er spennende. Arrayen kunne registrere aktivitet i det autonome nervesystemet, og vi ble positivt overrasket over å observere konsistente autonome responser på tvers av stresstestutfordringer. Mer arbeid er imidlertid nødvendig for å demonstrere våre sensoregenskaper i større populasjoner.»
"Selv om elektrodegruppen ikke kunne identifisere de nøyaktige nervene som avfyrte som svar på stresset og smerten ved kaldtvannsutfordringen, håper vi den en dag vil hjelpe til med å diagnostisere og behandle tilstander som PTSD og sepsis».
"Deres nye enhet kan etter hvert hjelpe klinikere med å måle pasienters respons på terapi for PTSD, for eksempel dype pusteøvelser som brukes under mindfulness-meditasjon, ved å overvåke nevrale avfyring i vagusnerven.»
Forskere planlegger videre å integrere arrayet med ekstra maskinvare for en trådløs, bærbar sensor som kan distribueres utenfor laboratoriet. De utvikler nå planer for en klinisk studie for sepsisdeteksjon på sykehus.
Tidsreferanse:
- Bu, Y., Kurniawan, J.F., Prince, J. et al. En fleksibel, selvklebende overflateelektrodegruppe som er i stand til cervikal elektroneurografi under en sekvensiell autonom stressutfordring. Sci Rep 12, 19467 (2022). GJØR JEG: 10.1038 / s41598-022-21817-w
