Aktywacja neuronów w nieinwazyjnej stymulacji nerwu błędnego tVNS.

Neurony są komórkami nerwowymi przetwarzającymi i przewodzącymi informacje. Odbywa się to poprzez sygnał elektryczny. Neurony kontaktują się między sobą poprzez synapsy i tworzą tzw. Sieci neuronowe. Zdolność do tworzenia nowych połączeń jest zwana neuroplastycznością. Są z nią powiązane procesy uczenia się i pamięci. 

Jeśli mamy do czynienia z zaburzeniami w obwodach neuronalnych mózgu, u których podstaw leży utrata synaps, dysfunkcja neuronów czy śmierć neuronów mamy wtedy do czynienia z dysfunkcją poznawczą. Jest ona powiązana z demencją, problemami z rozpoznawaniem, zagubieniem i zmieszaniem. Takie objawy obserwujemy m.in. w chorobie Alzheimera, gdzie dla przykładu w umiarkowanym stanie Alzheimera ponad 50% synaps jest utraconych w podpolach hipokampa.

Aktywność aferentna nerwu błędnego powoduje uwalnianie katecholamin z miejsca sinawego do rozległych obszarów mózgu. Należą do nich obszary istotne dla pamięci i mające duży wpływ na chorobę Alzheimera, takie jak hipokamp. Norepinefryna – Noradrenalina (NE) działa na astrocyty i neuroglej, wykazując działanie przeciwzapalne i neurotroficzne wsparcie neuronów. NE działa również bezpośrednio na populacje neuronów, modulując plastyczność synaptyczną i funkcjonalnośćć z wyraźnymi efektami zależnymi od regionów mózgu i podtypów neuronów. Aktywacja LC powoduje również uwalnianie dopaminy w hipokampie, która moduluje plastyczność neuronów i pobudliwość oraz odgrywa rolę w konsolidacji pamięci typu „codziennego”. Te wszystkie działania zwiększają plastyczność synaptyczną i zmniejszają sygnalizację zapalną. 

Stymulacja nerwu błędnego wykazała poprawę zdolności poznawczych w badaniach ludzkich i na modelach zwierzęcych. 

www.mitoterapia.com

Stymulator tVNS-L

Badania na gryzoniach wykazały, że stymulacja ta może mieć pozytywny wpływ na podstawową funkcję synaptyczną i plastyczność synaptyczną, dostrajać sygnalizację zapalną i ograniczać akumulację blaszek amyloidowych.

W świecie medycznym rozróżniamy dwa efektywne sposoby stymulacji nerwu błędnego. Jest to sposób inwazyjny – wszczepienie implantu i sposób nieinwazyjny – elektroda przenośna zakładana na lewe ucho.

Badania na ludziach przy użyciu zarówno inwazyjnych jak i nieinwazyjnych urządzeń stymulacji nerwu błędnego okazały się obiecujące dla modulacji funkcji poznawczych.

Głównym problemem wszczepionego stymulatora nerwu błędnego w ramach procedury inwazyjnej jest ryzyko chirurgiczne. W przeciwieństwie do tego, nieinwazyjny tVNS może być powszechnie dostępną terapią w leczeniu dysfunkcji poznawczych.

Neurony, pamięć i plastyczność

Plastyczność neuronalna jest korelatem uczenia się i pamięci. Szeroko zbadany mechanizm plastyczności w synapsach hipokampa i kory polega na wzmocnieniu skuteczności synaptycznej.

Istnieją dowody na to, że stymulacja może promować plastyczność między brzuszno-przyśrodkową korą przedczołową a podstawno-bocznym ciałem migdałowatym, co odzwierciedla wygaśnięcie warunkowej reakcji strachu.

Stymulacja LC może działać jako neuromodulator promujący konsolidację pamięci zależnej od hipokampa. Tak więc stymulator może również umożliwiać natywną neuromodulację szlaków pamięciowych poprzez sygnalizację dopaminergiczną.

Bezpośrednie skutki działania Norepinefryny na neurony są złożone, ale wydają się równoważyć pobudzenie i hamowanie neuronów wraz z regulacją neurogleju. To, czy zwiększona sygnalizacja NE indukuje wzmocnienie lub depresję synaptyczną, może zależeć od czynników środowiskowych, podtypu receptora NE i kaskad sygnalizacji wewnątrzkomórkowej specyficznych dla regionów mózgu. Razem te efekty modulują neuroplastyczność w sposób specyficzny dla regionu, dostrojony do regulacji autonomicznej (HRV).

Modulacja obwodów neuronalnych i zapalenia nerwu błędnych za pomocą stymulacji nerwu błędnego

Pozytywny wpływ NE na komórki neurogleju i neuronów sugeruje, że istnieje znaczny potencjał modulowania funkcji neuronów i zapalenia nerwów w VNS.

U ludzi stymulator nerwu błędnego jest stosowany przede wszystkim w leczeniu padaczki lekoopornej. Znacząco zmniejsza napady padaczkowe (Kuba i wsp., 2002), może zmniejszyć ich częstotliwość i nasilenie. U pacjentów z padaczką używających stymulatora nerwu błędnego mocno poprawiła się wydajność pamięci i uwaga wzrokowa (Sun i in., 2017).

Postawiono hipotezę, że wydajność pamięci roboczej leży u podstaw ogólnej poprawy funkcji poznawczych i reprezentuje ostrą neuromodulację w czasie trwania aktywnego VNS. Pacjenci z implantami VNS w leczeniu depresji opornej na leczenie wykazali również szybką poprawę uczenia się i pamięci w ciągu jednego miesiąca od stymulacji, a te efekty poznawcze utrzymywały się przez okres do dwóch lat leczenia iVNS (Desbeaumes Jodoin i wsp., 2018). Depresja jest często obserwowana u pacjentów z łagodnymi zaburzeniami poznawczymi (MCI) i wiąże się z szybszą progresją do AD (Lyketsos i wsp., 2011). Możliwe, że VNS może złagodzić zarówno objawy poznawcze, jak i depresyjne, zapewniając wiele korzyści, ale udokumentowanie tych korzyści będzie wymagało zgłaszania objawów neuropsychiatrycznych w wynikach badań klinicznych.

Dokonuje się również postępów w wykorzystaniu nieinwazyjnego tVNS do poprawy pamięci, jako alternatywy dla technik inwazyjnych. W jednym badaniu z udziałem 60 uczestników stymulacja tVNS poprawiła wydajność zadań związanych z pamięcią roboczą (Sun i wsp., 2021).

Niedawno prowadzone są badania z wykorzystaniem tVNS u zdrowych ochotników do badania pamięci. Giraudier i in. (2020) donoszą, że pamięć rozpoznawania o wysokim stopniu pewności została poprawiona przez pojedynczą sesję tVNS w porównaniu ze stymulacją pozorowaną, ale nie wpłynęło to na ogólne rozpoznawanie słów i emocjonalne przetwarzanie słów. Odrębne badanie wykazało lepszy wybór odpowiedzi podczas działania sekwencyjnego w grupie 40 zdrowych uczestników (Jongkees i in., 2018). W innej kohorcie tVNS wywoływał wyższą dokładność w zadaniu pamięci kolejności werbalnej po zastosowaniu do tragusa ucha niż pozorowane zastosowanie do płatka ucha lub przy braku stymulacji. Autorzy doszli do wniosku, że tVNS wpływa na uwagę i poznanie oraz że jest potencjalną metodą modulowania języka i pamięci (Kaan i in., 2021).

Źródło: Front. Hum. Neurosci., 29 April 2022mSec. Brain Imaging and Stimulation https://doi.org/10.3389/fnhum.2022.866434