צוות מחקר בראשות UC San Diego הראה, לראשונה, כי מכשיר לביש ולא פולשני יכול למדוד פעילות בעצבי צוואר הרחם האנושיים בסביבה קלינית.
המכשיר מתעד את מה שהצוות מכנה נוירוגרפיה אוטונומית (ANG), פעילות עצבית מעצבי הוואגוס והסינוס הצווארי של האדם, כמו גם עצבים אוטונומיים אחרים המצויים בעור ובשריר הצוואר. עצב הוואגוס הוא "אוטוסטרדה" של מערכת העצבים הבלתי רצונית, עם קנוקנות הנמשכות מבסיס הגולגולת דרך הגו והבטן כדי להשפיע על העיכול, קצב הלב ומערכת החיסון. עצב הוואגוס ממלא תפקיד מרכזי בתגובה הדלקתית של הגוף לפציעה או זיהום, והיה מוקד למחקר על מצבים קטלניים כמו אלח דם, גורם מוביל למקרי מוות בחדרי מיון המשפיעים על לפחות 1.7 מיליון מבוגרים בארה"ב מדי שנה לפי המכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית, והפרעת דחק פוסט-טראומטית, הפוגעת בכ-3.5% מהאוכלוסייה לפי המכון הלאומי לבריאות הנפש.
כדי להציע לאנשי מקצוע רפואיים כלי מוכח קליני בזמן אמת לאיתור רמות פעילות במערכת העצבים הבלתי רצונית, סימן אזהרה מוקדם של גוף בלחץ, החוקרים תכננו מערך אלקטרודות גמיש ומשולב בדבק (כפי שדווח ב-2022 דוחות מדעיים עיתון). המחקר הנוכחי, שפורסם ב-29 ביולי 2024 ב טבע תקשורת ביולוגיההשתמשו בגישה זו במטרה לזהות פעילות עצבית עמוקה במודל היפר-דלקתי מדומה קליני.
אנחנו מעודדים מהתוצאות שלנו. המכשיר מוכן לספק סמן אבחון מוקדם של זיהום פתוגן, או דלקת מתהליך פתולוגי".
עמנואל לרמן, מחבר בכיר של המחקר, ראש מעבדת לרמן של מכון קוואלקום באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, בית הספר לרפואה, ובית הספר להנדסה ג'ייקובס, כמו גם מרכז המצוינות של VA למתח ובריאות נפשית
לרמן הוא המייסד של InflammaSense Inc., החברה המעניקה רישיונות לטכנולוגיה של המכשיר. "בהתבסס על תוצאות המחקר, אנו פורסים כעת את המכשיר ביחידות לטיפול נמרץ של המרכז הרפואי ג'ייקובס ב-UC San Diego Health. המכשיר יזהה איתות עצבי לא רצוני מוקדם המעיד על אלח דם קרוב".
טרוי בו, דוקטורט. מועמד במחלקה להנדסת חשמל ומחשבים בבית הספר ג'ייקובס, הוא הכותב הראשון של המחקר.
בזמן אמת במיון
כדי להחליף מיקרו-אלקטרודות שהושתלו בניתוח כדי לנטר או להפעיל את עצב הוואגוס, המכשיר החדש ממנף טכניקה רבת עוצמה הנקראת "מגנטונאורוגרפיה" כדי לזהות בצורה מדויקת יותר ירי של עצב צוואר הרחם באופן לא פולשני בזמן אמת. המכשיר מזהה את השדות המגנטיים הנובעים מפעילות בעצבי הוואגוס והסינוס הקרוטידי, אשר "דופקים" כדי להזהיר את מערכת העצבים הבלתי רצונית מפני איום.
חוקרים בדקו את המכשיר בתשעה נבדקים מבוגרים. חולים עברו את הדם שלהם ונבדקו בפלזמה שלהם לרמות הבסיס של חלבונים מעוררי דלקת הנקראים ציטוקינים. לאחר מכן, הוזרקו להם רעלים שמקורם בחיידקים הנקראים ליפופוליסכרידים, מה שגרם למצב היפר-דלקתי זמני בגוף המחקה את הדלקת הקשורה לזיהום בדם.
בתוך חדר ממוגן מגנטי במרכז המגנטו-אנצפלוגרפיה של מכון UC San Diego Qualcomm, החוקרים הציבו חיישנים מהמכשיר שלהם בנקודות של עצב הוואגוס מתחת לאוזן הימנית ומעל לעורק הצוואר הימני, שם נמצאים גם עצב הוואגוס וגם עצב הסינוס הצווארי. המכשיר עקב אחר קצב הלב והשדות המגנטיים הנובעים מפעילות עצבית.
תוך חצי שעה מהזרקת ליפופוליסכרידים של המטופלים, זיהה המכשיר שינויים בפעילות העצבית שלהם מתחת לאוזן ימין. חוקרים אישרו את העלייה בפעילות העצבים ושחרור חלבונים דלקתיים דרך דגימות דם. הם גם תיעדו שינויים בקצב הלב לאורך כל הדרך, כמו גם קשר מורגש בין ירי עצבים בשני האתרים ושינויים בציטוקין דלקתי מסוים הנקרא נמק גידול אלפא, או TNF-α והציטוקין האנטי דלקתי הנקרא IL-10.
TNF-α הוא מבשר למיניהם; חולים עם רמות גבוהות נמצאים בסיכון גבוה יותר להיכנס להלם ספטי, מצב קטלני שבו התגובה הדלקתית של הגוף חורגת מהרף וגורמת להשפעות הרסניות במערכת הכלל שעלולות לגרום בסופו של דבר למוות.
רמות גבוהות של IL-10, לעומת זאת, יכולות להעיד על חולים בסיכון לשיתוק אימונו, מצב המתרחש במהלך אלח דם כאשר תאי מערכת החיסון אינם מסוגלים להדוף חיידקים זרים או תושבים, או וירוסים גרים שעלולים להוביל לזיהום בלתי מבוקר. מוות.
"עם אלח דם, כל דקה נחשבת וטיפולים מוקדמים מצילים חיים", אמר בו. "גילוי אלח דם מוקדם הוא קריטי מכיוון שבכל שעה אלח דם לא מטופל, הסבירות למוות עולה בעד שבעה אחוזים. הטכנולוגיה שלנו יכולה לספק לרופאים סימן אזהרה מוקדם לתגובת היפראימונית או שיתוק אימונו באלח דם. רופאים יכולים לספק את התרופה הנכונה. טיפול מהר ככל האפשר".
כמו במחקר של 2022, חוקרים שוב גילו שהחולים נפרדו לקבוצות עם תגובות ברורות ללחץ של ההזרקה. חלק מהמטופלים הראו שיאים גבוהים יותר בנוכחות חלבונים דלקתיים ותופעות לוואי חזקות יותר, בעוד ששיאים של אחרים היו נמוכים יותר.
בעזרת טכנולוגיה זו, רופאים עשויים להיות מסוגלים לזהות תת-קבוצות של חולים בסיכון גבוה יותר לתגובה חיסונית היפראקטיבית ולשיתוק אימונו, שתיהן תורמות לסיבוכים ולתמותה הקשורים לאלח דם. המכשיר עשוי לשמש גם כדי לקבוע אם הטיפולים מפחיתים דלקת בגוף, כדי להבין טוב יותר את מערכת העצבים והדלקת אצל אנשים החווים PTSD ומצבים נפשיים אחרים, ולהתאים את מינון הטיפולים המכוונים למערכות העצבים של חולים בודדים.
מחקר זה היה שיתוף פעולה בין UC San Diego, Sandia National Laboratories, אוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון, מרכז VA לסטרס ובריאות נפשית, מעבדת Quspin, אוניברסיטת סטנפורד ו-InflammaSense Inc.
המימון ניתן על ידי הרשות למחקר ופיתוח מתקדם ביו-רפואי (BARDA) וקרן דוד וג'ניס כץ לחקר חיישנים עצביים לזכרו של אלן א. וולף.
