En implanteret enhed - lidt som en pacemaker - stimulerer elektrisk nervus vagus, samtidig med at den hæmmer uønsket nerveaktivitet målrettet.

Former for vagusnervestimuleringsbehandling mod kronisk inflammation er allerede blevet testet med succes hos mennesker af den private industri med det formål at gøre dem tilgængelige for patienter. Men innovationen fra forskere ved Georgia Institute of Technology tilføjer, at et hæmmende signal kan øge den kliniske effektivitet og terapeutiske fordel ved eksisterende behandlinger.

"Vi bruger en elektrode med en kilohertz-frekvens, der blokerer for uønsket nerveledning ud over den elektrode, der stimulerer nerveaktivitet," siger hovedforsker Robert Butera, en professor, der er udpeget i fællesskab på School of Electrical and Computer Engineering og den biomedicinske tekniske afdeling. "Vi har arrangeret de to tæt på hinanden, så den blokerende elektrode tvinger stimuleringen fra den stimulerende elektrode til kun at gå i en retning."

Forskernes innovation kunne teoretisk set implementeres relativt hurtigt ved at udvide eksisterende kliniske enheder. Indtil videre har test på rotter returneret meget opmuntrende resultater, og de er opnået uden at tage mere drastiske foranstaltninger, der er bemærkelsesværdige i andre eksperimenter for at optimere denne form for behandling - såsom vagotomi, udskæring af en del af vagusen.

”De oprindelige undersøgelser hos dyr om de antiinflammatoriske fordele ved vagusnervestimulering benyttede sig af nervetransaktioner for at opnå retningsstimulering samt øge effektiviteten af ​​nervestimulering. Men at skære vagus er ikke klinisk levedygtig på grund af de mange vitale kropsfunktioner, den overvåger og regulerer.

"Vores tilgang giver den samme terapeutiske fordel, men er også straks reversibel, kontrollerbar og klinisk gennemførlig," siger hovedforsker Yogi Patel, en kandidatstuderende ved bioteknologi.

”Vi kalder det en virtuel vagotomi,” siger Butera.

Patel, Butera og kolleger rapporterer resultaterne af deres undersøgelse i tidsskriftet Videnskabelige rapporter.

Hvad er vagusnerven?

For at forstå hvordan denne nye bioelektroniske finjustering fungerer, lad os starte med selve vagusnerven.

Den ligger uden for rygsøjlen og løber i to dele ned foran din hals på begge sider. Det er let at glemme, for selvom det hjælper dig med at føle nogle begrænsede fornemmelser som smerte og varme fra en håndfuld indre organer, er disse fornemmelser ikke så åbenlyse og almindelige som når du rækker ud og rører ved noget med din hånd.

Dit frivillige eller somatiske nervesystem er ansvarlig for at nå, røre ved og føle, og vagusnerven hører til dit ufrivillige nervesystem - kaldes faktisk det autonome nervesystem. Selvom du måske oplever effekterne mindre bevidst, kunne du ikke overleve uden vagus.

"Vagusnerven formidler en utrolig mængde information relateret til tilstanden og funktionen af ​​de viscerale organer - din fordøjelseskanal, dit hjerte, dine lunger, information om de næringsstoffer, du spiser - alt, hvad der kræves til homeostase (fysiologisk balance)," siger Patel .

Vagusnerven er livlinjen mellem de vitale funktionskontrolcentre i din hjerne og dine indre organer og sender konstant beskeder mellem din hypothalamus og organer for at kontrollere ting som puls og åndedræt, smøring af bihuler og begrænsning af immunrespons.

Hyperaktivt immunrespons

Den sidste er hvor betændelse kommer ind, fordi det er en del af kroppens naturlige immunrespons. Men når immunsystemet bliver hyperaktivt, kan det ikke kun angribe patogener, men også uinficeret væv, som hos patienter, der lider af sygdomme som reumatoid arthritis, irritabel tarmsyndrom eller Crohns sygdom. Lægemiddelbaserede terapier er ofte ikke til stor gavn for dem.

De to dele af det autonome (ufrivillige) nervesystem - det sympatiske og det parasympatiske - påvirker stærkt dit immunsystem. Vagusnerven hører til det parasympatiske.

”Det er som et vippesystem. Dit sympatiske nervesystem hjælper med at sparke immunforsvaret på, og det parasympatiske nervesystem dæmper det, ”siger Patel.

Elektrisk stimulering: fordele og ulemper

Stimulering af vagusnerven understøtter denne tempereringseffekt, men det kan også noget begejstre den del af nervesystemet, der stimulerer immunresponset, hvilket er kontraproduktivt, hvis du ønsker at berolige det.

”Hvert kredsløb har en sti, der kommer fra hjernen og en, der går til hjernen, og når du stimulerer elektrisk, har du normalt ingen kontrol over, hvilken du får. Du får normalt begge dele, ”siger Patel. Disse stier er ofte i den samme nerve, der stimuleres.

Stien, der forlader hjernen og går mod andre organer, kaldet den efferente vej, er den, der stimulerer til at temperere immunsystemet og hjælpe med at lindre kroniske inflammatoriske tilstande. Den, der går til hjernen, kaldet den afferente vej, hvis den stimuleres, fører til sidst til hypothalamus, en ærtestørrelse i centrum af hjernen. Det udløser en kæde af hormonelle reaktioner og frigiver til sidst cytokiner, meddelelsesmolekyler, der fremmer inflammation.

"Du får et øget inflammatorisk respons, når du stimulerer de afferente veje, som aktivt formidler information om din interne tilstand og udløser immunsystemet, når det er nødvendigt," siger Patel. "Og hvis en patient allerede er i en hyperaktiv immuntilstand, vil du ikke skubbe det endnu mere."

Stimulering nedad (efferent), mens blokering af opadgående (afferent) vagusnerveaktivitet bevarer den gode effekt, samtidig med at eventuelle dårlige effekter forhindres. Hos dyr, der fik denne behandling, viste blodprøver, at betændelsen faldt markant. Vigtigst er det, at denne behandling kan tændes eller slukkes og tilpasses til hver patients behov.

National Institutes of Health og Ian's Friends Foundation finansierede arbejdet.

Kilde: Georgia Tech

Relaterede Bøger:

at InnerSelf Market og Amazon