经皮耳迷走神经刺激（taVNS）与心脑轴交互

 

经耳迷走神经电刺激taVNS与心脑轴核心概念

核心问题与机制概括

taVNS 通过调制耳部特定靶点（如耳甲艇、耳屏内）的神经输入，增强前额叶 theta 振荡活动与副交感神经介导的心率变异性（HRV）提升之间的神经-心脏耦合，从而优化心脑轴反馈环路功能。进而提升自主神经系统的副交感优势，改善心血管适应性（如降低静息心率、增强压力应对能力），调节炎症反应，并可能改善情绪障碍（如焦虑、抑郁）及认知功能（如注意力调控）。

 

心脑轴定义

心脑轴（Brain-Heart Axis）指中枢神经系统（CNS）与自主神经系统（ANS）通过神经、体液通路形成的双向反馈环路。迷走神经作为核心通路，80%为传入纤维（心→脑），20%为传出纤维（脑→心），调控交感-副交感平衡（图1示意）

 

图1：耳部靶点定位（蓝/紫=有效，黄/红=对照）

 

 

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前馈路径（脑→心）

 

神经通路机制

taVNS通过刺激耳部迷走神经分支（如cymba conchae/耳甲艇），激活脑干核团（孤束核NTS、疑核NA），增强副交感传出至心脏（图1）

 

皮层调控作用

对照点（outer tragus/耳屏外）刺激：alpha/beta频段额叶活动↑（交感-副交感混合指标SDNN相关）。

真刺激点（cymba conchae）刺激：额顶叶gamma活动↓（抑制交感张力）

额叶theta振荡（4-7Hz）：主导性调控信号（图2），与HRV升高（RMSSD/pNN50）正相关，反映前额叶对心脏副交感活动的下行控制
 

 

图2：拓扑图显示 theta 频段前额区强相关（黄/白色），gamma 频段干预组广泛抑制（蓝色）
 

高频振荡差异

对照点（outer tragus/耳屏外）刺激：alpha/beta频段额叶活动↑（交感-副交感混合指标SDNN相关）。

真刺激点（cymba conchae）刺激：额顶叶gamma活动↓（抑制交感张力）

 

 

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反馈路径（心→脑）

心脏信号上传

HRV升高反映副交感优势，通过迷走传入纤维上传至NTS，进而投射至皮层（如额叶）

 

皮层响应特征

Delta/theta频段：所有刺激点均引发额叶活动增强（图3），与HRV升高同步，可能整合内脏感觉反馈。

非特异性机制：对照点（crus helicis/耳轮脚）刺激同样激活theta频段，提示部分效应或源于一般感觉输入（如三叉神经）或注意力变化，非迷走神经特异通路。

 

 

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临床研究方法与结果

taVNS 通过调制耳部特定靶点（如耳甲艇、耳屏内）的神经输入，增强前额叶 theta 振荡活动与副交感神经介导的心率变异性（HRV）提升之间的神经-心脏耦合，从而优化心脑轴反馈环路功能。

 

研究方法

对象：13名健康受试者（24±3岁），双侧耳部刺激（右耳n=7，左耳n=6）。

 

刺激方案（图3）

靶点：真刺激点（cymba conchae/inner tragus） vs. 对照点（crus helicis/outer tragus）。

参数：25Hz脉冲，1Hz节律性爆发（2mA, 100μs），避免疼痛纤维激活。

图3 基于ECG/EEG同步记录的刺激程序

 

数据采集：

同步64导EEG + ECG（采样率1000Hz）。

HRV指标：SDNN（总变异性）、RMSSD/pNN50/rrHRV（副交感活性）。

 

分析：

脑电功率谱（delta至gamma频段）与HRV的相关性拓扑图（图2）。

统计模型校正顺序效应。

 

关键结果

HRV一致性升高： 所有刺激点均提升HRV（真刺激点 > 对照点），验证副交感激活。

 

脑电-HRV关联模式（图2）：

频段	真刺激点（cymba/inner tragus）	对照点（outer tragus/crus helicis）
Theta	额叶活动↑↑（与RMSSD/pNN50强相关）	额叶活动↑（显著但弱于真刺激点）
Gamma	额顶叶活动↓↓（抑制交感相关）	额顶叶活动↑（SDNN相关，提示交感参与）
Alpha/Beta	局部活动↑（有限区域）	额叶活动↑↑（SDNN相关）

 

总结分析

心脑轴调制机制

taVNS通过激活迷走神经双向通路，提升HRV（副交感优势），并触发额叶theta振荡为主导的皮层响应，印证"额叶-心脏控制"理论。

临床意义

    EEG振荡作为生物标志物：theta频段额叶活动可指导taVNS靶点/参数优化（如治疗抑郁症、癫痫）。

创新刺激模式：间歇性爆发式刺激（1Hz周期）兼顾安全性与神经调制效率。

 

结论：taVNS通过调制心脑轴的双向通路，以额叶theta振荡为核心相关信号提升HRV。皮层振荡模式可为个体化神经调控提供精准靶标。

 

 

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回映产品  ：外周神经系统（PNS）调控设备

经皮耳迷走神经刺激（taVNS）本产品采用经皮耳迷走神经刺激（taVNS）技术，通过非侵入性电刺激耳甲腔及耳甲艇的迷走神经分支，精准调控耳部迷走神经分支（耳甲腔CO10、耳甲艇CO15等穴位）；具有多种刺激模式、信号调节范围大，直接作用于神经生理机制，可适用于睡眠障碍、焦虑症状、认知障碍、乏力、食欲减退、偏头痛、以及癫痫等多种疾病的辅助治疗。
回映经皮耳迷走神经电刺激taVNS设备示意图回映自研经耳迷走神经电刺激耳甲电极

 

 

基本参数

刺激强度：0 - 30mA;

刺激频率：1 - 200Hz;

刺激脉宽：100 - 1000us;

刺激维持ON状态：1 - 500s;

刺激间歇OFF状态：1 - 500s;

淡入淡出时间：0 - 10s.

 

 

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回映产品  ：多模态生理参数采集设备

产品1：单通道肌电/心电/皮电采集设备

单通道肌电采集设备创新性地采用type-C转脑电电极以简单轻便的方式实现了单通道肌电、心电、皮电采集，且基于结构与硬件的特殊设计，支持高原环境下进行采集。另外产品总体结构采用魔术贴设计，方便于全身佩戴。

适用领域:单通道生理参数采集

单通道肌电/心电/皮电采集设备

 

 

基本参数

 

1.模数转换：24位；

 

2.通道数：2；

 

3.示值准确度：误差不大于±10%或±2μV,两者取较大值；

 

4.测量范围：测量范围±350mV；

 

5.分辨率：分辨率≤2uV；

 

6.系统噪声：系统噪声≤1uV；

 

7.通频带：通频带为20Hz~250Hz(不包括陷波波段)；

 

8.差模输入阻抗：差模输入阻抗大于5MΩ；

 

9.共模抑制比：共模抑制比大于100dB；

 

10.工频陷波器：设备有50Hz陷波器,衰减后幅值不大于5μV(峰-谷值)；

 

11.工作噪音：工作噪音不大于65dB(A)；

产品2.基于干电极的32通道脑电采集仪

 

高质量脑电信号采集对于精准识别和分析非癫痫样异常（如弥漫性慢波、局灶性δ活动）至关重要。为此可以了解我们研发的一款32通道可穿戴脑电采集仪，采用高精度干电极采集脑电信号，无需导电膏即可快速佩戴，极大提升了受试者的舒适度和操作效率，特别适合长时间或动态环境下的数据采集。该设备不仅能通过全覆盖设计捕捉全脑电活动细节，还采用了type-C智能转接技术和抗干扰硬件架构，有效减少了运动噪声和电磁干扰对信号的影响，在高原或移动场景中也能稳定输出低噪声波形。

 

 

适用范围：多通道生理参数采集

 

 

基本参数

采样率：≤ 16KSPS，每个通道独立可控制； 

 

 

共模抑制比：≥ 120dB； 

 

 

系统噪声：≤ 5uVrms； 

 

 

模数转换率：24 位； 

 

 

输入信号范围：±375mVpp； 

 

 

通频带：直流耦合放大，保留全部低频信号； 

 

 

事件同步输入：无线同步，时间精度＜ 1ms； 

 

 

供电方式：可充电锂电池； 

 

 

工作时间：单电池供电不低于 4 小时； 

 

 

优势：可支持高原环境采集。