En implantert enhet - litt som en pacemaker - stimulerer elektrisk nervus vagus, mens den hemmer uønsket nerveaktivitet på en målrettet måte.

Former for vagusnervenstimulerende behandling mot kronisk betennelse er allerede blitt testet i mennesker av privat industri med det formål å gjøre dem tilgjengelige for pasienter. Men innovasjon fra forskere ved Georgia Institute of Technology legger til et hemmende signal kan øke klinisk effekt og terapeutisk nytte av eksisterende behandlinger.

"Vi bruker en elektrode med en kilohertz-frekvens som blokkerer uønsket nerveledning i tillegg til elektroden som stimulerer nerveaktivitet," sier hovedforsker Robert Butera, en professor i fellesskap utnevnt i skolen for elektroteknikk og datateknikk og biomedisinsk ingeniøravdeling. "Vi har arrangert de to i nærheten, slik at blokkeringselektroden tvinger stimuleringen fra stimulerende elektroden til bare å gå i en retning."

Forskernes innovasjon kunne teoretisk gjennomføres relativt raskt ved å øke eksisterende kliniske enheter. Hittil har tester på rotter returnert svært oppmuntrende resultater, og de er oppnådd uten å ta mer drastiske tiltak som er bemerkelsesverdige i andre eksperimenter for å optimalisere denne typen behandling, som for eksempel vagotomi, kutting av deler av vagus.

"De opprinnelige studiene hos dyr på de antiinflammatoriske fordelene med vagusnervenstimulering benyttet seg av nervesirkulasjoner for å oppnå retningsstimulering samt øke effektiviteten av nervestimulering. Men kutting av vagus er ikke klinisk levedyktig, på grunn av de mange vitale kroppsfunksjoner som det overvåker og regulerer.

"Vår tilnærming gir samme terapeutiske fordel, men er også umiddelbart reversibel, kontrollerbar og klinisk gjennomførbar," sier lederforsker Yogi Patel, en bioteknisk kandidatstudent.

"Vi kaller det en virtuell vagotomi," sier Butera.

Patel, Butera, og kollegaer rapporterer resultatene av studien i journalen Vitenskapelige rapporter.

Hva er vagusnerven?

For å forstå hvordan denne nye bioelektroniske finjusteringen fungerer, la oss starte med vagusnerven selv.

Den ligger utenfor ryggsøylen og går i to deler nede på forsiden av nakken på hver side. Det er lett å glemme fordi, selv om det hjelper deg med å føle noen begrensede følelser som smerte og varme fra en håndfull indre organer, er disse opplevelsene ikke så blatant og vanlige som når du kommer ut og berører noe med hånden din.

Din frivillige eller somatiske nervesystem er ansvarlig for å nå, røre og føle, og vagusnerven tilhører ditt ufrivillige nervesystem - faktisk kalt det autonome nervesystemet. Selv om du kan oppleve effektene mindre bevisst, kan du ikke overleve uten vagus.

"Vagus-nerveen formidler en utrolig mengde informasjon relatert til tilstanden og funksjonen til de organiske organene - fordøyelseskanalen, hjertet ditt, lungene, informasjon om næringsstoffene du spiser - alt som kreves for homeostase (fysiologisk balanse), sier Patel .

Vagusnerven er livslinjen mellom hjernens vitale funksjonskontrollsentre og dine viscerale organer, og sender meldinger hele tiden mellom hypothalamus og organer for å kontrollere ting som puls og respirasjon, smøring av bihuler og begrensning av immunrespons.

Hyperaktiv immunrespons

Den siste er hvor betennelse kommer inn, fordi det er en del av kroppens naturlige immunrespons. Men når immunforsvaret blir hyperaktivt, kan det angripe ikke bare patogener, men også uinfisert vev, som hos pasienter som lider av sykdommer som reumatoid artritt, irritabelt tarmsyndrom eller Crohns sykdom. Narkotikabaserte terapier mislykkes ofte ikke i betydelig grad.

De to delene av det autonome (ufrivillige) nervesystemet - den sympatiske og den parasympatiske - påvirker sterkt immunsystemet ditt. Vagusnerven tilhører den parasympatiske.

"Det er som et seesaw system. Ditt sympatiske nervesystem hjelper til med å kaste immunsystemet på, og det parasympatiske nervesystemet teller det, sier Patel.

Elektrisk stimulering: fordeler og ulemper

Stimulering av vagusnerven støtter den tempererende effekten, men det kan også noe opphisse den delen av nervesystemet som stimulerer immunresponsen, som er kontraproduktivt hvis du ønsker å roe det.

"Hver krets har en sti som kommer fra hjernen og en går til hjernen, og når du stimulerer elektrisk, har du vanligvis ingen kontroll over hvilken du får. Du får vanligvis begge, sier Patel. Disse stiene er ofte i samme nerve som stimuleres.

Banen som forlater hjernen og går mot andre organer, kalt den efferente banen, er den som stimulerer til å dempe immunforsvaret og bidra til å lindre kroniske inflammatoriske tilstander. Den som går til hjernen, kalt den afferente stien, hvis stimulert, fører til slutt til hypothalamus, en ert-størrelse region i hjernens sentrum. Det utløser en kjede av hormonelle responser, og frigir til slutt cytokiner, meldingsmolekyler som fremmer betennelse.

"Du får en økt inflammatorisk respons når du stimulerer de avferente veiene, som aktivt overfører informasjon om din interne tilstand og utløser immunsystemet når det er nødvendig," sier Patel. "Og hvis en pasient allerede er i en hyperaktiv immuntilstand, vil du ikke presse det enda mer."

Stimulerer nedover (efferent), mens blokkering oppover (avferent) vagus nerveaktivitet holder god effekt samtidig som det forhindrer mulige dårlige effekter. Hos dyr som fikk denne behandlingen, viste blodprøver at betennelsen minket markant. Viktigst, denne behandlingen kan slås på eller av, og tilpasses hver pasientens behov.

National Institutes of Health og Ian's Friends Foundation finansierte arbeidet.

kilde: Georgia Tech

Relaterte bøker:

at InnerSelf Market og Amazon