Impulsos eléctricos novedosos alivian el dolor
Crédito: Universidad Tecnológica de Viena
Estimular el nervio vago en el oído puede ayudar a aliviar el dolor crónico. TU Wien y MedUni Vienna han desarrollado métodos novedosos y sofisticados para la estimulación eléctrica del nervio vago.
El nervio vago juega un papel importante en nuestro cuerpo. Se compone de varias fibras, algunas de las cuales se conectan a los órganos internos, pero el nervio vago también se puede encontrar en el oído. Es de gran importancia para diversas funciones corporales, incluida la percepción del dolor. Por lo tanto, una gran cantidad de investigación se ha centrado en cómo se puede estimular el nervio vago de manera efectiva y suave con electrodos especiales.
Ahora se ha logrado un importante paso adelante a través de una cooperación entre TU Wien (Viena) y MedUni Viena: la microanatomía de las ramas del nervio vago en el oído humano, en relación con los vasos sanguíneos auriculares, ha sido estudiada con precisión en una escala micrométrica. Luego, se creó un modelo informático en 3D para calcular la estimulación óptima de las ramas nerviosas utilizando pequeños electrodos en forma de aguja. Estos resultados fueron luego probados en pacientes. De esta manera, se pudo determinar un nuevo patrón de estimulación, que estimula particularmente bien el nervio vago en el oído.
Electrodos diminutos directamente en el oído
El equipo del ingeniero eléctrico Prof. Eugenijus Kaniusas (Instituto de Ingeniería de Microondas y Circuitos, TU Wien) en cooperación con la Universidad Médica de Viena ya ha realizado varios estudios en los que el dolor crónico o incluso los trastornos circulatorios periféricos se trataron con estimulación eléctrica del nervio vago en el oído. En este proceso, se insertan pequeños electrodos directamente en el oído, que luego, controlados por un pequeño dispositivo portátil que se coloca en el cuello, crean pulsos eléctricos específicos.
Izquierda: Vasos sanguíneos típicos en el oído, con nervios (azul) y electrodos (azul y verde). Centro: corriente eléctrica en la superficie de la oreja. Derecha: Modelo 3D de la cabeza, la oreja y los electrodos. Crédito: Universidad Tecnológica de Viena
Un gran desafío, sin embargo, es conectar los electrodos exactamente en el lugar correcto. “Es importante no golpear ningún vaso sanguíneo y los electrodos deben colocarse exactamente a la distancia correcta del nervio”, explica Eugenijus Kaniusas. «Si el electrodo está demasiado lejos, el nervio no se estimula en absoluto. Si está demasiado cerca, la señal es demasiado fuerte, lo que provoca el bloqueo del nervio. El nervio puede ‘cansarse’ con el tiempo y eventualmente dejar de enviar señales. al cerebro».
Hasta ahora, los médicos tenían que confiar en la experiencia al colocar los electrodos en el oído. Ahora, por primera vez, se ha llevado a cabo un estudio microanatómico para investigar con gran detalle la disposición espacial de las fibras nerviosas y los vasos sanguíneos del oído. Para este propósito, Babak Dabiri Razlighi, investigador del equipo de Eugenijus Kaniusas, fotografió imágenes seccionales de muestras de tejido en alta resolución y luego las combinó en un modelo tridimensional en la computadora.
«Los vasos sanguíneos se puede hacer claramente visible en los pacientes al pasar la luz por el oído», dice el Prof. Wolfgang J. Weninger de MedUni Viena. «Los nervios, sin embargo, no se pueden ver. Nuestras mediciones microanatómicas en cuerpos humanos donados ahora nos dicen exactamente dónde corren los nervios en relación con los vasos sanguíneos, así como la distancia promedio entre los vasos sanguíneos y los nervios en ciertas posiciones importantes de la oreja. Esto nos ayuda a encontrar el lugar correcto para colocar los electrodos de estimulación».
Crédito: Universidad Tecnológica de Viena
Señal trifásica para una estimulación óptima
El modelo informático también se puede utilizar para calcular qué señales eléctricas se deben utilizar. No solo es importante la fuerza de la señal, sino también su forma: «En nuestra simulación por computadora, se demostró por primera vez que, desde un punto de vista biofísico, un patrón de señal trifásica debería ser útil, similar a lo que se conoce a partir de ingeniería eléctrica solo con una magnitud mucho menor», informa Kaniusas. «Cada uno de tres electrodos diferentes emite pulsos eléctricos oscilantes, pero estos pulsos no están sincronizados, es necesario que haya un retraso de tiempo específico».
Este tipo de estimulación se probó en personas que sufrían de dolor crónico y los experimentos demostraron que, de hecho, el patrón de estimulación trifásica es particularmente efectivo.
«La estimulación del nervio vago es una técnica prometedora, cuyo efecto ha sido validado con nuestros nuevos hallazgos y ahora se está mejorando aún más», dice Eugenijus Kaniusas. «La estimulación del nervio vago suele ser una opción que salva vidas, especialmente para las personas con dolor crónico que ya han sido tratadas con otros métodos y ya no responden a la medicación».
Explore más
La estimulación del nervio vago es prometedora en la enfermedad de Crohn Más información: Babak Dabiri et al. Imágenes episcópicas de alta resolución para la visualización de las arterias dérmicas y los nervios de la concha auricular Cymba en humanos, Frontiers in Neuroanatomy (2020). DOI: 10.3389/fnana.2020.00022
E. Kaniusas et al. Eficiencia del patrón de estimulación en la estimulación percutánea del nervio vago auricular: datos experimentales versus numéricos, IEEE Transactions on Biomedical Engineering (2019). DOI: 10.1109/TBME.2019.2950777
Eugenijus Kaniusas et al. Direcciones actuales en la perspectiva fisiológica IA de la estimulación del nervio vago auricular, Frontiers in Neuroscience (2019). DOI: 10.3389/fnins.2019.00854
Eugenijus Kaniusas et al. Direcciones actuales en la estimulación del nervio vago auricular II Una perspectiva de ingeniería, Frontiers in Neuroscience (2019). DOI: 10.3389/fnins.2019.00772 Información de la revista: IEEE Transactions on Biomedical Engineering , Frontiers in Neuroscience