行业快讯 | 迷走神经调控应用于军事及士兵的最新研究进展

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/ 2024.09.08

Spark Biomedical 获得 115万美金 美国国防部第二阶段 STTR 拨款

德克萨斯州达拉斯，总部位于达拉斯的可穿戴神经刺激技术先驱Spark Biomedical，Inc.近期获得了$110万美金的II期拨款，用于开发经皮耳神经刺激（Transcutaneous Auricular Neurostimulation，tAN）®设备Sparrow®Hawk，以解决急性应激反应（acute stress reaction，ASR）的不利影响。通过与Battelle合作，Sparrow Hawk的开发将一种可快速部署、非侵入性、可穿戴的ASR预防和治疗方法引入战场环境。

遭遇创伤性事件，例如在战场上或军事演习中发现的事件，不仅可能伤害身体，还会影响士兵的心理或精神健康。ASR会导致焦虑、恶心、易怒、情绪失调、睡眠不佳、注意力不集中、认知疲劳和头痛。根据武装部队健康监测处的数据，心理健康问题比其他任何情况都会导致更多的军事医疗撤运（military medical evacuations）。如果不及时治疗，ASR还与自杀风险增加10倍有关，并可能导致创伤后应激障碍（post-traumatic stress disorder，PTSD）症状的发展，通常会导致药物滥用。

目前军事环境中的ASR治疗工作主要涉及一线精神病学和战斗操作压力控制。然而，这些治疗的有效性往往受到护理的可能性和即时性的制约，需要训练有素的人员及时进行治疗。在许多战场场景中，受影响的个人可能无法获得这种即时护理，从而加剧了ASR潜在的不良后果。

electroCore的迷走神经刺激技术应用于接受美国空军特种作战

美国空军研究实验室（AFRL）选择了electroCore Inc.的TAC-STIM无创迷走神经刺激（non-invasive vagus nerve stimulation，nVNS）产品将成为其极端环境中实时评估和增强认知能力（Assessing and Augmenting Cognitive Performance in Extreme Environments，A2PEX）资助计划的一部分。

A2PEX是一个为期五年的项目，由佛罗里达州人类和机器认知研究所（Institute for Human and Machine Cognition，IHMC）领导，其中包括来自工业界和学术界的国际公认的可穿戴技术领导者。A2PEX旨在构建一个可穿戴系统，以感知、评估和增强操作环境中的认知性能。A2PEX合作伙伴开发的传感器将开发电生理和生物标志物传感器，以评估美国空军成员在极端环境中的压力/疲劳。electroCore专有的TAC-STIM nVNS 已由IHMC委托集成到A2PEX系统中，以减轻疲劳并提高性能。TAC-STIM是一种用于人类表现的nVNS，是与美国国防部生物技术运营解决方案和战术优化（BOOST 计划）和AFRL合作开发的。

空军已经确定需要开发的材料和可穿戴设备，以评估和增强飞行员在航空航天环境中的认知表现，例如多日跨洋作战和后勤飞行以及长时间遥控飞机任务。这些极端压力源导致的疲劳会演变成慢性健康问题，并导致判断力和警惕性下降，从而导致严重的航空事故。2020年国家军事航空安全委员会的一份报告得出结论，造成224名飞行员或机组人员死亡的6,000多起军用航空事故主要是慢性疲劳的结果。

文献分享1

耳迷走神经刺激的方法和途径

无人机行业的快速增长，尤其是在小型无人机系统（small unmanned aerial systems ，sUAS）和无人机（unmanned aerial vehicles，UAVs）的使用方面，需要为远程飞行员开发先进的培训方案。远程飞行员必须发展技术与认知相结合的技能，以应对现代复杂的无人机操作。本文探讨了神经技术的整合，特别是耳迷走神经刺激（ auricular vagus nerve stimulation，aVNS），作为增强远程飞行员培训和表现的方法。科学文献表明，aVNS可以安全地改善认知功能，例如注意力、学习和记忆力。它还被证明有助于管理压力反应。为了安全高效的sUAS/UAV操作，飞行员必须在压力下保持高度警惕和决策。通过调节交感神经压力和皮质唤醒，aVNS可以在训练前启动认知能力，在训练期间帮助保持注意力，并改善训练后的压力恢复。此外，aVNS已证明具有增强多任务处理和认知控制的潜力。这可能会在复杂的sUAS操作中帮助远程飞行员降低冲动决策或认知错误的风险。本文倡导将aVNS纳入远程飞行员培训计划，提出它可以在提高认知准备、技能和知识获取以及操作安全和效率方面提供显著的好处。未来的研究应侧重于优化无人机飞行员的aVNS方案，同时评估在真实场景中对工业安全和劳动力准备的长期好处。

文献分享2

tVNS真刺激和tVNS伪刺激电极的定位

睡眠问题在患有创伤后应激障碍的退伍军人中很常见，并且与过度觉醒症状密切相关。经皮迷走神经刺激（Transcutaneous vagus nerve stimulation，tVNS）可能通过影响与过度觉醒和睡眠-觉醒调节相关的大脑系统，有可能改善患有PTSD的退伍军人的睡眠质量。目前的试点研究检查了在“熄灯”时使用1小时tVNS对睡眠结构、微观结构和自主神经活动的影响。13名患有PTSD的退伍军人完成了两晚的实验室多导睡眠图，在此期间，他们在“熄灯”时以随机顺序接受了1小时的tVNS真刺激（耳屏）或伪刺激（耳垂）。睡眠分期和稳定性指标来自多导睡眠图数据。使用Porges-Bohrer方法评估睡眠期间的自主神经活动，以计算呼吸性窦性心律失常（respiratory sinus arrhythmia，RSAP-B)。配对t检验显示，相对于伪刺激，tVNS真刺激总睡眠时间（d = -0.31）略有减少，N3睡眠增加（d = 0.23），REM睡眠略有减少（d = -0.48）。在非快速眼动睡眠期间，tVNS还与循环交替模式(cyclic alternating pattern，CAP)率的中度降低(d = - 0.65)和RSAP-B的小到中度增加有关。NREM RSAP-B越高，CAP率和NREM α功率越低。这项试点研究提供了初步证据，表明tVNS可以改善患有PTSD的退伍军人的睡眠深度和稳定性，并增加副交感神经介导的夜间自主神经活动。这些结果值得继续研究tVNS作为治疗PTSD退伍军人睡眠障碍的潜在工具。

参考文献

声明

最新VNS文献

1.Recovery of Autonomous Balance as Indicator of Normalizing Effects of Non-invasive Vagus Stimulation

自主平衡的恢复作为无创迷走神经刺激正常化效果的指标

https://eurasip.org/Proceedings/Eusipco/Eusipco2024/pdfs/0000691.pdf

2.Tiagabine-induced encephalopathy suppressed by vagus nerve stimulation: A case report

噻加宾诱导的迷走神经刺激抑制脑病的病例报告

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589986424000662

3.The brain–heart-immune axis: a vago-centric framework for predicting and enhancing resilient recovery in older surgery patients

脑-心-免疫轴：一种以vago为中心的框架，用于预测和增强老年手术患者的弹性恢复

https://link.springer.com/article/10.1186/s42234-024-00155-4

4.Association of reductions in rescue medication requirements with vagus nerve stimulation: Results of long-term community collected data from a seizure diary app

急救药物需求减少与迷走神经刺激的关联：长期社区从癫痫日记应用程序收集的数据的结果

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1525505024003895

5.Effects of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (tVNS) on balance in patient with chronic lower back pain

经皮耳迷走神经刺激（tVNS）对慢性腰痛患者平衡的影响

https://scholar.unair.ac.id/en/publications/effects-of-transcutaneous-auricular-vagus-nerve-stimulation-tvns-

6.Auricular Vagus Nerve Stimulation for Enhancing Remote Pilot Training and Operations

耳迷走神经刺激增强远程飞行员训练和操作

https://arxiv.org/pdf/2408.16755

7.The vagus nerve as a gateway to body ownership: taVNS reduces susceptibility to a virtual version of the cardiac and tactile rubber hand illusion

迷走神经作为身体所有权的门户:taVNS降低了对虚拟版本的心脏和触觉橡胶手错觉的敏感性

https://advance.sagepub.com/doi/full/10.22541/au.172492889.93460113/v1

8.Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation enhances emotional processing and episodic memory: a conceptual replication

经皮耳迷走神经刺激增强情绪加工和情景记忆:概念复制

https://essopenarchive.org/doi/full/10.22541/au.172541118.83676220

9.Does transcutaneous vagus nerve stimulation alter pupil dilation? A living Bayesian meta-analysis

经皮迷走神经刺激会改变瞳孔扩张吗？贝叶斯荟萃分析

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.02.610851v1.abstract

10.Towards spatially selective efferent neuromodulation: anatomical and functional organization of cardiac fibres in the porcine cervical vagus nerve

朝向空间选择性传出神经调控：猪颈迷走神经中心脏纤维的解剖和功能组织

https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1113/JP286494

11.Impact of Stimulation Duration in taVNS—Exploring Multiple Physiological and Cognitive Outcomes

刺激持续时间对taVNS的影响——探索多种生理和认知结果

https://www.mdpi.com/2076-3425/14/9/875

12.Design and Implementation of Electroacupuncture: A Study of Prefrontal EEG Characteristics Under taVNS

电针的设计与实施：taVNS下前额叶脑电特征的研究

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10659348

13.Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation efficacy in drug resistant epilepsy treatment

经皮耳迷走神经刺激在耐药性癫痫治疗中的疗效

https://ibn.idsi.md/vizualizare_articol/210024

14.VNS paired with training enhances recognition memory: Mechanistic insights from proteomic analysis of the hippocampal synapse

VNS与训练相结合增强识别记忆：来自海马突触蛋白质组学分析的机制见解

https://www.frontiersin.org/journals/molecular-neuroscience/articles/10.3389/fnmol.2024.1452327/abstract

15.Integrating the 5-SENSE Score for Patient Selection in Vagus Nerve Stimulation for DrugResistant Epilepsy

综合5-SENSE评分对迷走神经刺激治疗耐药癫痫患者选择的影响

https://assets.cureus.com/uploads/original_article/pdf/285043/20240828-635349-mjpld1.pdf