Digital Cardiovascular Biomarker Responses to Transcutaneous Cervical Vagus Nerve Stimulation: State-Space Modeling, Prediction, and Simulation
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Transcutaneous cervical vagus nerve stimulation (tcVNS) is a promising alternative to implantable stimulation of the vagus nerve. With demonstrated potential in myriad applications, ranging from systemic inflammation reduction to traumatic stress attenuation, closed-loop tcVNS during periods of risk could improve treatment efficacy and reduce ineffective delivery. However, achieving this requires a deeper understanding of biomarker changes over time. OBJECTIVE: The aim of the present study was to reveal the dynamics of relevant cardiovascular biomarkers, extracted from wearable sensing modalities, in response to tcVNS. METHODS: Twenty-four human subjects were recruited for a randomized double-blind clinical trial, for whom electrocardiography and photoplethysmography were used to measure heart rate and photoplethysmogram amplitude responses to tcVNS, respectively. Modeling these responses in state-space, we (1) compared the biomarkers in terms of their predictability and active vs sham differentiation, (2) studied the latency between stimulation onset and measurable effects, and (3) visualized the true and model-simulated biomarker responses to tcVNS. RESULTS: The models accurately predicted future heart rate and photoplethysmogram amplitude values with root mean square errors of approximately one-fifth the standard deviations of the data. Moreover, (1) the photoplethysmogram amplitude showed superior predictability (P=.03) and active vs sham separation compared to heart rate; (2) a consistent delay of greater than 5 seconds was found between tcVNS onset and cardiovascular effects; and (3) dynamic characteristics differentiated responses to tcVNS from the sham stimulation. CONCLUSIONS: This work furthers the state of the art by modeling pertinent biomarker responses to tcVNS. Through subsequent analysis, we discovered three key findings with implications related to (1) wearable sensing devices for bioelectronic medicine, (2) the dominant mechanism of action for tcVNS-induced effects on cardiovascular physiology, and (3) the existence of dynamic biomarker signatures that can be leveraged when titrating therapy in closed loop. TRIAL REGISTRATION: ClinicalTrials.gov NCT02992899; https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02992899. INTERNATIONAL REGISTERED REPORT IDENTIFIER (IRRID): RR2-10.1016/j.brs.2019.08.002.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».