Comprendere gli effetti della stimolazione non invasiva del nervo vago transauricolare su EEG e HRV

La stimolazione transauricolare del nervo vago (taVNS) è una tecnica di neuromodulazione recente che non richiede un intervento chirurgico e utilizza un dispositivo di stimolazione non invasivo posizionato nella conca o nel trago dell’orecchio. Di conseguenza, è più accessibile e più sicuro per i pazienti¹. Negli ultimi anni, il campo della taVNS si è rapidamente ampliato, concentrandosi principalmente su studi clinici che dimostrano potenziali vantaggi terapeutici per varie condizioni patologiche, tra cui epilessia, depressione, acufene, morbo di Parkinson, ridotta tolleranza al glucosio, schizofrenia e fibrillazione atriale². C’è molto da discutere sulla taVNS e sui suoi effetti sui processi biologici nei sistemi centrali e periferici. Idealmente, un marcatore biologico potrebbe dimostrare che il ramo auricolare del vago è stato stimolato, influenzando le strutture intracraniche e consentendo ai ricercatori di analizzare come il taVNS influisce sulla funzione fisiologica. Tuttavia, senza un biomarcatore affidabile, non è facile capire cosa significano i dati taVNS e come interpretarli in modo efficace.

L’elettroencefalografia (EEG) è uno strumento di imaging incoraggiante per fornire biomarcatori per la taVNS. Si tratta di un approccio non invasivo, affidabile e poco costoso per misurare e quantificare l’attività corticale ^3,4. A seguito di questo processo, il nostro gruppo ha eseguito una revisione sistematica, dimostrando dettagli elementari che il taVNS potrebbe influenzare l’attività corticale, aumentando principalmente l’attività dello spettro di potenza EEG nelle frequenze più basse (delta e theta). Tuttavia, sono stati rilevati anche risultati diversi in frequenze più elevate (alfa) e cambiamenti nei componenti ERP precoci correlati a compiti inibitori. È stata riscontrata un’elevata eterogeneità tra gli studi; pertanto, studi più omogenei, più significativi e ben pianificati sono essenziali per trarre conclusioni più solide sugli effetti del taVNS sull’attività cerebrale misurata dall’EEG³. La valutazione dell’EEG durante la taVNS potrebbe far progredire la ricerca futura sull’integrazione delle due tecniche per uno strumento di stimolazione mobile, a circuito chiuso, di monitoraggio e non invasivo per influenzare l’attività oscillatoria cerebrale⁴.

L’asimmetria alfa, che valuta l’attività relativa della banda alfa tra gli emisferi cerebrali, in particolare agli elettrodi frontali, è un biomarcatore EEG frequentemente studiato. La letteratura precedente ha utilizzato questo biomarcatore per analizzare l’ipotesi ^5,6 dell’approccio-ritiro, che sostiene che il lato frontale destro del cervello è associato a comportamenti di astinenza. Al contrario, il lato frontale sinistro è associato a comportamenti di avvicinamento. Poiché l’alfa è associato a una bassa attività cerebrale, un aumento dell’alfa sul lato sinistro del cervello suggerisce una minore attività e può mostrare una mancanza di comportamento di approccio. Questo concetto aiuta a spiegare alcuni risultati nella banda alfa nell’emisfero sinistro nei pazienti depressi⁷. Inoltre, gli elettrodi EEG registrano l’attività delle popolazioni neuronali, esaminando la connettività funzionale (FC) o i cambiamenti nelle reti cerebrali su larga scala, come la rete in modalità predefinita (DMN)^7,8.

Sulla base di ciò, l’elettroencefalografia quantitativa può essere impiegata per valutare gli effetti della taVNS sull’attività cerebrale; Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per dimostrare sistematicamente le metriche e gli effetti specifici che evidenzierebbero la stimolazione non invasiva attraverso il ramo auricolare del nervo vago.

Perifericamente, il nervo vago e il sistema nervoso simpatico mediano la funzione contrattile ed elettrica del cuore⁹. Questa regolazione promuove la capacità di pacemaker del cuore e la controlla attraverso manifestazioni fisiologiche del corpo, note come depolarizzazioni sinusali. La variabilità della frequenza cardiaca (HRV) registra le variazioni per battito della depolarizzazione sinusale, descrivendo così in modo non invasivo le influenze vagali sul nodo del seno¹⁰. Data questa funzione, l’HRV è stato visto e studiato come un importante biomarcatore della funzione neurocardiaca associato al benessere di un individuo e alla probabilità di morbilità, mortalità e stress^11,12.

Nel contesto della taVNS, l’HRV è stato registrato in molti studi e si è pensato che la stimolazione modulasse l’HRV ^9,11,12. Considerando che la diminuzione dell’HRV è stata correlata alla morbilità e alla mortalità di diverse malattie attraverso meccanismi come l’iperattività del sistema nervoso simpatico, la risposta infiammatoria e lo stress ossidativo, si ritiene che la modulazione del nervo vagale di taVNS abbia un impatto diretto sull’HRV e sulla sua regolazione sinusale^13,14. Infatti, alcuni studi hanno già indicato che il taVNS può aumentare l’HRV in soggetti sani, supportando così questa ipotesi^15,16. Tuttavia, c’è ancora bisogno di capire meglio se diversi parametri taVNS possono influenzare l’HRV in modo diverso.

Attualmente, nessuno studio meccanicistico ha studiato insieme gli effetti della rete neurale taVNS e del sistema nervoso autonomo di questa tecnica. Pertanto, questo protocollo mira a valutare in che modo taVNS può influenzare le metriche EEG e HRV e a valutarne la sicurezza. Inoltre, questo mira anche a identificare i predittori che possono influenzare la risposta a taVNS. Comprendere le variabili associate alla risposta a taVNS può aiutare a progettare futuri studi clinici per massimizzare gli effetti di questo intervento.