The effect of the auricular vagus nerve stimulation in depressed patients

Hintergrund und Ziele: Das Krankheitsbild der Depression gehört zu den häufigsten psychischen Erkrankungen. Als Therapieoptionen stehen in erster Linie Antidepressiva der verschiedensten Klassen und unterschiedliche Formen der Psychotherapie zur Verfügung (Möller, Laux et al. 2015). Trotz allem gibt es jedoch immer wieder Patienten, die trotz intensiver Therapiebemühungen keine Besserung zeigen. Neben der Elektrokonvulsions-therapie (EKT) als Gold-Standard bietet hier die Vagusnervstimulation (VNS) in vielen Ländern bereits ein zugelassenes Verfahren zur Behandlung sogenannter therapie-refraktärer Depressionen. Das Problem besteht allerdings im Verlauf des N. vagus, da dieser im Halsbereich nur schwer in einem operativen Verfahren zugänglich ist und er hier mit anderen lebenswichtigen Strukturen gemeinsam verläuft (Benninghoff, Drenckhahn et al. 2008). Dies macht eine Therapie nicht ganz ungefährlich. Allerdings gibt der N. vagus einen Hautast ab, der Teile des äußeren Gehörganges (insbesondere den Tragus), sensibel versorgt. Im Jahr 2000 schlug Ventureyra erstmals die Möglichkeit vor, diesen Ramus auricularis n. vagi als alternativen Zugangsweg zum Hals zu nutzen (Ventureyra 2000). Wenig später gelang es Fallgatter und Kollegen erstmals, durch elektrische Stimulation in diesem Innervationsgebiet somatosensibel evozierte Potentiale des N. vagus (VSEP) an der Schädelkalotte abzuleiten (Fallgatter, Neuhauser et al. 2003). Hierbei konnte in Einzelfällen gezeigt werden, dass nur an dieser Stelle diese Potentiale evoziert werden können, nicht jedoch an anderen Stellen des Ohres, die größtenteils vom N. trigeminus innerviert werden (Benninghoff, Drenckhahn et al. 2008). Dieser Vorbefund sollte in dieser Studie in einer Subgruppenanalyse an 10 Probanden überprüft werden. Darüber hinaus stellte sich die Frage, ob durch transkutane Stimulation des Hautastes eine ähnliche gute klinische Verbesserung bei Depressionen wie bei konventioneller VNS, möglich ist. Ziel dieser Studie war es zu untersuchen, ob über diesen alternativen Zugangsweg der VNS am Ohr positive Effekte auf affektive Parameter ähnlich denen der konventionellen VNS bei depressiven Patienten zu erzielen sind. Die Hypothese dabei lautete, dass nach der VNS ein stimmungsaufhellender Effekt zu sehen ist, während man bei der ausschließlichen Stimulation des N. trigeminus an den übrigen Stellen des Ohres keinen antidepressiven Effekt sieht. Für viele Patienten wäre es eine Erleichterung, wenn man künftig die Möglichkeit einer einfachen Therapieform zur unterstützenden Behandlung von therapierefraktären Depressionen hätte. Methoden: Hierzu wurden 50 Patienten aus der Universitätsklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie des Universitätsklinikums Würzburg, die unter unipolarer oder bipolarer Depressionen leiden rekrutiert. Jeder Patient wurde jeweils 20 Minuten sowohl im Innervationsgebiet des Vagus als auch an einer Stelle, welche rein vom Trigeminus innerviert wird, stimuliert. Die Reihenfolge der Stimulation erfolgte randomisiert, so dass der Patient nicht wusste, welche Stimulation er als erstes erhält. Jeweils vor und nach jeder Stimulation wurde der Proband mittels visueller Analogskala bezüglich affektiver Parameter befragt. 30 Patienten wurden kontinuierlich über 20 Minuten stimuliert, während 20 Patienten pulsatil dergestalt stimuliert wurden, dass immer nach 5 Minuten eine Stimulationspause von 30 Sekunden folgte, damit wieder ein neuer Reiz gesetzt werden konnte. Bei 10 Patienten wurden zusätzlich noch evozierte Potentiale sowohl bei transkutaner Vagusnervstimulation, als auch bei Kontrollstimulation im Innervationsgebiet des N. trigeminus, abgeleitet. Ergebnisse und Beobachtungen: Zusammenfassend kann man sagen, während sich unter kontinuierlichen Stimulationsbedingungen keine signifikanten Ergebnisse zeigten, fühlten sich die Probanden unter pulsatilen Stimulationsbedingungen nach der Versuchsstimulation signifikant fröhlicher (t(38)= 5,24; p< 0,001), optimistischer (t(38)= 3,28; p= 0,002) und schätzten ihr allgemeines Empfinden danach besser ein (t(38)= 3,50; p= 0,001). Daher ist in künftigen Studien die pulsatile Stimulationsart der kontinuierlichen vorzuziehen. Keinen Einfluss hingegen schienen die Stimulationen auf die Vigilanz zu nehmen. Bei der Auswertung der evozierten Potentiale zeigte sich, dass die Amplitude P1-N1 in Ableitung FzF3 bei Kontrollstimulation signifikant kleiner als bei Versuchsstimulation war (t(9)= 3,13; p= 0,012). Darüber hinaus war die Amplitude im Schnitt immer unter Kontrollstimulation kleiner, als bei Versuchsstimulation. Für die Amplitude P1-N1 in Ableitung C3F3 war hierfür ebenfalls ein Trend zu sehen (t(9)= 1,85; p= 0,097). Auffallend war auch, dass die Latenzen P1, N1 und P2 sehr oft im Schnitt bei Kontrollstimulation verlängert waren. Die Latenz an Punkt P1 in Ableitung C3F3 war hier sogar bei Kontrollstimulation signifikant länger, als bei Versuchsstimulation (t(9)= -2,37; p= 0,042). Praktische Schlussfolgerungen: In Ansätzen konnte gezeigt werden, dass die Versuchsstimulation am Tragus ein anderes Potential auf Hirnstammebene generiert als die Kontrollstimulation am Ohrläppchen. Während sich bei kontinuierlicher Stimulationsart keine signifikanten Ergebnisse zeigten, fühlten sich die Probanden nach pulsatiler Vagusnervstimulation signifikant fröhlicher, optimistischer und schätzten ihr allgemeines Empfinden besser ein. Nur auf die Vigilanz scheint die pulsatile VNS keinen Einfluss zu nehmen. Gerade die pulsatile VNS zeigt vielversprechende Ergebnisse und sollte in künftigen Studien näher untersucht und der kontinuierlichen Stimulationsart vorgezogen werden. Natürlich sind noch intensivere Studien notwendig, trotzdem besteht aufgrund der Ergebnisse die Hoffnung, die transkutane VNS in Zukunft zur unterstützenden Therapie bei der Depressionsbehandlung einsetzen zu können.Backgrounds and aims: The clinical picture of depression is one of the most common mental diseases. Antidepressants of various kinds as well as different forms of psychotherapy are available (Möller, Laux et al. 2015). In spite of this, there are consistently encountered patients who do not respond positively to these intensive efforts of therapy. In addition to the electro-convulsion therapy (ECT) as the gold-standard, the vagus nerve stimulation (VNS) already offers a permitted method of treatment for so-called therapy-refractory depressions. However, the run of the Vagus nerve turns out to be problematic in the way that it is only accessible with difficulties and by means of a surgical intervention at the neck. At that exact place it also runs parallel to other crucial structures so that a therapy entails severe risks (Benninghoff, Drenckhahn et al. 2008). Prior to passing through the base of the skull via the Foramen jugulare, the N. vagus does however yield a cutaneous branch which sensitively supplies parts of the outer auditory canal (the tragus in particular). In 2000, Ventureyra for the first time proposed the possibility to use this Ramus auricularis n. vagi as an alternative access path to the neck (Ventureyra 2000). Slightly afterwards, Fallgatter and colleagues unprecedentedly succeeded in deriving somatosensitive evoked potentials of the N. vagus (VSEP) at the calvarium by the use of electrical stimulation (Fallgatter, Neuhauser et al. 2003). By doing so, it could be shown in individual cases that at this place only these potentials can be evoked in contrast to other areas of the ear, which are predominantly innervated by the N. trigeminus (Benninghoff, Drenckhahn et al. 2008). This initial finding was to be checked in the context of an analysis of a subgroup comprising ten probands. The question was now whether by stimulation of the cutaneous branch, a similarly sound clinical improvement as observed in conventional VNS was possible. The aim of the study was to examine this alternative path of access of VNS at the ear more closely regarding a possibly mood-lifting effect on depressive patients. The corresponding hypothesis says that after the VNS a mood-lifting effect can be observed, whereas no anti-depressive effect becomes visible in the case of exclusive stimulation of the N. trigeminus at the other parts of the ear. For many patients it would constitute a relief, if there was the possibility of a simple form of therapy to support the treatment of therapy-refractory depressions in the future. Methods: For the subgroup analysis, 50 patients of the Department of Psychiatry at the University of Wuerzburg suffering from unipolar or bipolar depression were recruited. Each patient respectively was stimulated for 20 minutes in the area of innervation of the Vagus as well as in the area which is innerved purely by the Trigeminus. The sequence of stimulation was carried out in a randomized manner, so that the patient did not know which stimulation was received first. The patient was asked to fill out a questionnaire regarding the current feeling prior to as well as after each stimulation. 30 patients were stimulated continuously for a period of 20 minutes, whereas 20 patients were stimulated in pulses in the way that after five minutes there always followed 30 seconds of pause of stimulation, so that a new impulse could be placed. In addition, there were derived evoked potentials from ten patients during transcutaneous vagusnervstimulation and during test stimulation in the area of the innervation of Trigeminus. Results and observations: In summary it is assumed that after continuous stimulation no significant effects turned out. Following the pulsatile test stimulation the probands evaluated their mental state significantly more cheerful (t(38)= 5,24; p< 0,001) and more optimistic (t(38)= 3,28; p= 0,002) and judged their general situation significantly better (t(38)= 3,50; p= 0,001). Therefore pulsatile stimulation is to be preferred to continuous one in future studies. However the stimulations seemed to have no influence on vigilance. Evaluating the evoked potentials it turned out, that amplitude P1-N1 in FzF3 was significantly smaller under control stimulation than under test stimulation (t(9)= 3,13; p= 0,012). Furthermore amplitude under control stimulation was on average always smaller than under test stimulation. For this a trend could be seen for amplitude P1-N1 in C3F3 (t(9)= 1,85; p= 0,097) as well. It was also noticeable that the period of latency of the points P1, N1 and P2 was on average much longer. The period of latency of point P1 in C3F3 was even significantly longer after control stimulation than after test stimulation (t(9)= -2,37; p= 0,042). Conclusion: On a rudimental level, it could be shown that the test stimulation at the tragus generates a different potential at the level of the brain stem than the control simulation at the earlobe. While after continuous stimulation no significant effects turned out, after pulsatile VNS the probands stated to be feeling significantly more cheerful, more optimistic and judged their general situation significantly better. Only vigilance seems to be unaffected by pulsatile VNS. Especially the pulsatile kind of VNS showed promising results and is to be preferred to the continuous one in future studies. Certainly, more intensive studies will be necessary; however the results raise hope that the transcutaneous VNS could be used as a supportive therapy in the context of depression treatment in the future