呼吸门控闭环经耳迷走神经电刺激taVNS如何缓解抑郁

 

HUIYING

MDD 抑郁机理与呼吸门控 taVNS 的作用机制

 

重度抑郁症（MDD）与压力反应神经回路的异常密切相关，包括下丘脑（HYPO）、杏仁核（AMYG）、前扣带回皮层（ACC）、前额叶皮层（vmPFC、OFC、DLPFC）等脑区的功能与结构改变，这些区域在情绪调节、应激反应和自主神经调控中起关键作用。女性因性激素影响更易出现该回路的失调。呼吸门控经皮耳迷走神经刺激（RAVANS）通过在外耳道（cymba concha）施加电刺激，靶向迷走神经耳支（ABVN），并利用呼吸节律（呼气期）增强对孤束核（NTS）的调控，进而上行调节蓝斑核（LC）、背侧缝核（DRN）等单胺能核团，最终抑制前额叶-边缘系统的过度激活，恢复对负面情绪和应激反应的调节能力，从而缓解抑郁和焦虑症状（图1）。

 

图1 重度抑郁症（MDD）与压力反应神经回路关联示意图

 

 

 

 

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为什么呼气期进行经耳迷走刺激taVNS更有效

呼气期进行经耳迷走神经刺激（taVNS）更有效，核心在于呼吸与自主神经系统的节律性耦合。吸气期会自然抑制副交感神经（以迷走神经为主）并激活交感神经，为身体应对行动做准备；而呼气期则自然激活迷走神经并抑制交感神经，促进身体进入“休息与消化”的放松状态。因此，在呼气期施加电刺激是“顺势而为”，此时迷走神经兴奋性更高，中枢神经系统也处于更易处理其传入信号的准备状态。外部刺激与内在生理节律同步共振，能显著增强刺激的传入效率和调控效果（图2）。

图2 呼气门控迷走e-RAVANS刺激协议示意图

 

疾病领域	病理特征（通常表现为）	呼气期taVNS如何起效
癫痫 (Epilepsy)	大脑神经元异常过度同步放电。交感神经过度兴奋常是发作的促发因素。	抑制异常放电：强效激活副交感神经可以增加大脑的抑制性神经递质（如GABA） 的释放，提高癫痫发作的阈值，稳定神经网络，从而减少发作频率和强度。
抑郁/焦虑 (Depression/Anxiety)	自主神经失衡：典型特征是交感神经活性过高（持续紧张），副交感神经活性不足（无法放松）。慢性炎症也被认为是病因之一。	恢复平衡与抗炎： 1. 调节情绪脑区：taVNS信号直接投射到与情绪调节相关的脑区（如蓝斑、去甲肾上腺素系统、边缘系统），促进5-羟色胺、去甲肾上腺素等神经递质的释放，改善情绪。 2. 诱发放松：降低心率，减轻身体的紧张感。 3. 抗炎：激活“胆碱能抗炎通路”，释放乙酰胆碱，抑制全身的炎症因子释放，而神经炎症与抑郁症密切相关。
心血管疾病 (Cardiovascular Diseases) （如高血压、心律失常、心衰）	交感神经过度驱动是核心病理机制之一，导致心率过快、血压升高、心脏负荷加重。	降低交感张力：强效激活迷走神经直接作用于心脏，降低心率（负性频率）、减弱心肌收缩力（负性肌力）、延缓房室传导，从而减轻心脏负担，稳定心律，降低血压。
其他 （如偏头痛、炎症性肠病、慢性疼痛）	通常也伴有自主神经功能紊乱和/或炎症状态。	通过上述的调节自主神经平衡和激活胆碱能抗炎通路两大核心机制，产生广泛的治疗效益。

 

 

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临床研究

研究方法：（图3）

采用交叉设计（crossover），20名处于抑郁发作期的复发性MDD女性患者，在滤泡期接受两次fMRI扫描，随机接受呼气门控（e-RAVANS） 或吸气门控（i-RAVANS） 刺激。

每次扫描前后进行视觉压力任务（IAPS图像），评估脑活动（BOLD）与功能连接性变化。

使用BDI-II和STAI量表评估抑郁和焦虑症状的变化。

图3 实验设计流程图

 

研究结果：

e-RAVANS呼气门控 相比 i-RAVANS吸气门控 显著激活了 sgACC、OFC、vmPFC（图4），并增强了NTS与LC、vmPFC之间的功能连接（图5）。

 

图4 呼吸门控迷走e-RAVANS对脑激活的影响

 

图5 呼气门控迷走e-RAVANS对功能连接的影响

 

这些脑区活动的增强与抑郁（BDI）和焦虑（STAI）症状的急性减轻显著相关。

35% 的患者在 e-RAVANS 后BDI评分下降超过30%，而 i-RAVANS 仅有11.1%。

 

总结

本研究首次证明呼气门控RAVANS能急性调节MDD患者的应激反应神经网络，并伴随抑郁和焦虑症状的快速缓解。其机制可能通过增强脑干-前额叶通路的功能连接，抑制过度应激反应，从而发挥抗抑郁和抗焦虑作用。呼吸节律的引入优化了taVNS的神经调节效果，为MDD提供了一种非侵入性、急性起效的新型治疗策略。