Сепсис — это опасная для жизни реакция на инфекцию и расстройства психического здоровья, такие как посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР). Команда инженеров и врачей компании Университета Калифорнии в Сан-Диего разработала гибкое клейкое устройство для неинвазивного измерения активности шейного нерва у людей. Этот инструмент потенциально может быть использован для информирования и улучшения лечения пациентов с сепсисом.
Исследование основано на многочисленных и фундаментальных функциях шейного блуждающего нерва, верхней части блуждающего нерва, которая соединяет кишечник с мозг. Шейный блуждающий нерв контролирует жизненно важные процессы организма, такие как иммунный ответ и пищеварение, передает информацию о здоровье близлежащих внутренних органов и играет роль в тяжелых психических расстройствах, таких как настроение и расстройства пищеварения. беспокойство расстройствами.
Впервые ученые выявили цервикальные электронейрографические данные о вегетативных биотипах (борьба или бегство в сравнении с отдыхом и перевариванием пищи), которые удивительно согласуются при различных нарушениях вегетативной или непроизвольной нервной системы.
Ученые могут регистрировать электрическую активность различных нервов, используя гибкий набор электродов нового устройства, простирающихся от нижней части шеи до верхней части спины. Визуализация данных в реальном времени становится возможной благодаря интегрированному пользовательскому интерфейсу, а люди группируются на основе того, как их нервная система реагирует на стресс, с помощью специально созданного алгоритма.
Ученые провели серию тестов, в которых испытуемым требовалось поместить и держать руку в ледяной воде с последующим дыхательным упражнением по времени, чтобы исследовать вегетативные биотипы человека или группы пациентов, чья непроизвольная нервная система реагировала на стресс аналогичным образом. До и после введения ледяной воды, а также во время дыхательных упражнений массив регистрировал частоту сердечных сокращений испытуемых и сигналы шейных нервов или электронейрографию.
Было обнаружено, что участники исследования последовательно разделялись на две отдельные группы биотипов: те, у кого нервная активность и частота сердечных сокращений увеличивались во время обоих тестов, и те, у кого наблюдалась противоположная тенденция. Уникальный алгоритм устройства выявил различия в реакции определенных нервных групп на стрессоры, такие как боль, вызванная ледяной водой, и физические симптомы, такие как потливость и учащенное сердцебиение, связанные с синхронизированным дыхательным испытанием.
Соавтор Тодд Коулман, доктор философии, профессор кафедры биоинженерии Инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего, — сказал, «Результаты впечатляющие. Массив мог регистрировать активность вегетативной нервной системы, и мы были приятно удивлены, наблюдая постоянные вегетативные реакции при выполнении стресс-тестов. Однако необходима дополнительная работа, чтобы продемонстрировать возможности наших датчиков на более крупных популяциях».
«Хотя массив электродов не смог точно определить, какие нервы срабатывают в ответ на стресс и боль, возникающие в результате воздействия холодной воды, мы надеемся, что когда-нибудь это поможет в диагностике и лечении таких состояний, как посттравматическое стрессовое расстройство и сепсис".
«Их новое устройство может в конечном итоге помочь врачам измерить реакцию пациентов на терапию». ПТСР, такие как упражнения по глубокому дыханию, используемые во время медитации осознанности, путем мониторинга нейронных импульсов в блуждающем нерве».
Ученые также планируют интегрировать массив с дополнительным оборудованием для создания беспроводного носимого датчика, который можно будет использовать за пределами лаборатории. Сейчас они разрабатывают планы клинических испытаний по выявлению сепсиса в больнице.
Справочник журнала:
- Бу Ю., Курниаван Дж. Ф., Принс Дж. и др. Гибкая электродная решетка с клейкой поверхностью, позволяющая проводить цервикальную электронейрографию во время последовательного вегетативного стресса. Sci Rep 12, 19467 (2022). ДОИ: 10.1038 / s41598-022-21817-ш
