¿Cómo puede un pequeño trozo de piel en la oreja servir como sitio para la estimulación del nervio vago? Una rama del nervio vago llega a la oreja y transporta su información sensorial al tronco encefálico. La estimulación transcutánea auricular del nervio vago (taVNS) utiliza electrodos en la oreja para emitir pulsos eléctricos destinados a activar esta rama auricular del nervio vago (ABVN).

Dónde se coloca el electrodo determina qué área de inervación queda debajo. La cymba conchae suele ser un sitio preferido porque su inervación vagal está relativamente bien documentada y la estimulación allí produce respuestas en regiones relacionadas del tronco encefálico. Los estudios en humanos que la han comparado con sitios como el trago y el conducto auditivo también han encontrado ventajas que conviene considerar.

Para entender por qué la cymba conchae se ha convertido en un objetivo importante en la investigación de taVNS, conviene mirar primero su ubicación y la inervación que hay bajo la piel.

Cymba conchae: definición y ubicación

En la Figura 1, la flecha etiquetada «Cymba conchae» señala la pequeña concavidad por encima del crus del hélix, la cresta que cruza la concha. La concavidad mayor situada debajo es la cavum conchae, etiquetada «Cavity of conchae». El trago es la pequeña protuberancia delante de la apertura del conducto auditivo.

Estos puntos de referencia están muy cerca entre sí, pero su inervación difiere. Nos ayudan a situar el electrodo en la superficie; para entender qué hay debajo, necesitamos mirar bajo la piel.

La cymba conchae es la parte superior de la concha del oído externo. Aunque la cymba conchae, la cavum conchae y el trago están muy cerca, representan regiones anatómicas distintas con distribuciones diferentes de los nervios sensoriales.

Figura 1. El crus del hélix divide la concha en una parte superior y otra inferior. La cymba conchae queda por encima y la cavum conchae, etiquetada «Cavity of conchae», por debajo. El trago se sitúa delante de la apertura del conducto auditivo.

¿Por qué importa la inervación de la cymba conchae?

La cymba conchae contiene la rama auricular del vago que la estimulación pretende alcanzar.

Varios nervios aportan sensibilidad al oído externo. Junto a la rama auricular del vago están el nervio auricular mayor, procedente del plexo cervical, y el nervio auriculotemporal, una rama asociada al nervio trigémino. Mover un electrodo puede, por tanto, cambiar la mezcla de nervios expuestos a la estimulación.

En 2002, Peuker y Filler diseccionaron 14 orejas de siete cadáveres y siguieron los orígenes de los nervios que inervan el oído externo. Los investigadores expusieron los nervios, siguieron sus orígenes, los tiñeron y fotografiaron antes de elaborar un mapa de la oreja. Los territorios coloreados reflejaban los nervios que habían seguido a través del tejido.

En estos especímenes, la cymba conchae estaba inervada exclusivamente por la rama auricular del vago. La cavum conchae era distinta: el 45 % tenía inervación exclusivamente vagal, mientras que el 55 % también recibía ramas del nervio auricular mayor. Una sola cresta separa las dos concavidades, pero su inervación era diferente.

Figura 2. El verde marca el territorio asociado a la rama auricular del vago y el azul el territorio del nervio auriculotemporal. Gran parte del área restante está inervada principalmente por el nervio auricular mayor. Los límites coloreados resumen descripciones anatómicas clásicas y son aproximados.

Los límites de un mapa nervioso no confinan la corriente eléctrica a las mismas áreas coloreadas. Incluso donde la inervación sensorial procede sobre todo de un nervio, la colocación del electrodo y la corriente siguen influyendo en qué fibras se estimulan. Tampoco las observaciones de 14 orejas pueden decirnos que todo el mundo tenga exactamente la misma anatomía.

Encontrar el nervio en la cymba conchae plantea otra pregunta. ¿Qué ocurre en el tronco encefálico cuando se aplican pulsos eléctricos a la piel que hay encima?

¿Qué ocurre durante la estimulación de la cymba conchae?

La estimulación en la cymba conchae puede producir una respuesta mucho más allá de la oreja. En un estudio en humanos de Frangos y colegas, la estimulación de la cymba conchae izquierda produjo mayor actividad que la estimulación del lóbulo de la oreja en regiones relacionadas con el vago, incluidos el núcleo del tracto solitario y el locus coeruleus.

El núcleo del tracto solitario (NTS) se encuentra en el tronco encefálico, recibe la información que transporta el nervio vago y tiene conexiones con el locus coeruleus (LC). El LC participa en la regulación de la noradrenalina y en funciones como la alerta y la atención. Los cambios en estas regiones durante la estimulación de la oreja pueden ayudar a revelar cómo la estimulación afecta a vías relacionadas del cerebro.

En 2015, Frangos y colegas estudiaron a 12 adultos sanos que recibieron estimulación en la cymba conchae izquierda y en el lóbulo de la oreja. El equipo registró las respuestas cerebrales mediante resonancia magnética funcional (fMRI). El lóbulo de la oreja fue una comparación útil porque produce una sensación al estimularse, pero carece de inervación vagal auricular en las descripciones anatómicas clásicas. Comparar ambos sitios ayuda a distinguir la respuesta a la estimulación de la cymba conchae de los efectos de sentir estimulación en la oreja en general.

La fMRI mide la actividad nerviosa de forma indirecta a través de cambios en la oxigenación sanguínea. Cuando un área «se ilumina» en una imagen, eso refleja un cambio correspondiente en la señal de oxígeno sanguíneo; no identifica las fibras nerviosas concretas activadas en la oreja. Este estudio observó respuestas en el NTS, el LC y otras regiones, pero no midió si mejoraban los síntomas de una enfermedad concreta.

Las conexiones de la oreja con el resto del cuerpo a veces se manifiestan de formas inesperadas. Algunas personas tosen cuando se les estimula el conducto auditivo externo. Es el reflejo de tos auricular de Arnold, que implica información sensorial a través de la rama auricular del vago. Un estímulo en la oreja puede desencadenar tos en otra parte del cuerpo. Sin embargo, durante la estimulación eléctrica de la cymba conchae, las sensaciones de una persona no pueden decirnos exactamente qué ocurre en el cerebro. La imagen permite a los investigadores observar esos cambios.

¿Cómo se compara la cymba conchae con otros sitios de estimulación taVNS?

La cymba conchae no es el único lugar de la oreja explorado para la estimulación transcutánea auricular del nervio vago (taVNS). Tanto el trago como el conducto auditivo también han despertado interés como sitios de estimulación porque contienen combinaciones distintas de inervación sensorial y pueden producir respuestas diferentes.

En un estudio con 37 personas, la cymba conchae fue el único sitio que alcanzó el umbral de significación estadística frente al control del lóbulo de la oreja tanto en el núcleo del tracto solitario (NTS) como en el locus coeruleus (LC). El trago interno alcanzó ese umbral solo en el NTS. La pared inferior posterior del conducto auditivo no lo alcanzó en ninguna de las dos regiones.

Publicado en 2017 por Yakunina y colegas, el estudio probó cuatro localizaciones en la oreja izquierda en los mismos participantes sanos: el trago interno, la pared inferior posterior del conducto auditivo, la cymba conchae y el lóbulo de la oreja. El equipo examinó después las mismas regiones cerebrales para cada localización.

Que cada persona recibiera estimulación en sitios diferentes redujo la influencia de las diferencias entre grupos separados de personas. Este diseño permitió a los investigadores comparar respuestas entre localizaciones dentro de los mismos individuos.

Tabla 1. Comparaciones de los valores t medios del tronco encefálico entre cada sitio de estimulación y el control del lóbulo de la oreja dentro del mismo estudio. [4]

«Significativo» en la tabla significa que la diferencia estadística en la actividad de la región cerebral entre ese sitio y el lóbulo de la oreja alcanzó el umbral del estudio. El valor t medio no nos dice qué porcentaje de nervios se activó. Un resultado que no es estadísticamente significativo no significa que no hubiera respuesta.

Que el trago no alcanzara ese umbral en el LC no significa que no produjera ninguna respuesta allí. Los datos de imagen cerebral varían. Observar un cambio y establecer una diferencia estadística frente al lóbulo de la oreja son cosas distintas.

Del mismo modo, una diferencia significativa entre la cymba conchae y el lóbulo de la oreja no establece automáticamente una entre la cymba conchae y el trago. Decidir cuál de esos dos sitios rinde mejor requiere una comparación directa y un resultado de interés claro.

Para las dos regiones del tronco encefálico examinadas en este experimento, los resultados de la cymba conchae la convierten en un sitio que merece consideración.

El argumento práctico más sólido a favor de la cymba conchae procede de estudios que la sitúan junto a otros objetivos de la oreja y miden qué cambia. García de Gurtubay y colegas lo hicieron en 26 voluntarios sanos. Estimularon la cymba conchae sola, la cymba y la cavum conchae juntas, y el lóbulo de la oreja, y registraron entonces potenciales evocados somatosensoriales vagales (VSEP).

Aparecieron respuestas claras siempre que se incluía la cymba conchae. Ninguna de las condiciones con el lóbulo de la oreja produjo un VSEP medible. Cubrir la cavum conchae vecina aumentó la amplitud del VSEP, y el electrodo más grande resultó más cómodo con corrientes más altas.

Ese hallazgo importa para el diseño de dispositivos. Un contacto más ancho puede reclutar más fibras y repartir la carga sobre una superficie mayor. Aun así, la cymba conchae sigue siendo el ancla de la configuración. Tiene la justificación anatómica vagal más clara, generó por sí sola una respuesta reproducible, y añadir la cavum amplió la cobertura en lugar de sustituir el objetivo de la cymba.

La amplitud del VSEP mide una respuesta eléctrica inmediata en voluntarios sanos, por lo que no puede predecir por sí sola el beneficio clínico. Sin embargo, junto con los hallazgos anatómicos y de fMRI ya comentados, estos estudios ayudan a explicar por qué la cymba conchae sigue siendo uno de los objetivos más estudiados para la taVNS.

Figura 4. Topografías de estimulación y tamaños de electrodo probados por García de Gurtubay et al. CC indica estimulación simultánea de cymba y cavum conchae, C indica estimulación de la cymba y L indica estimulación del lóbulo de la oreja; X y S indican electrodos extragrandes y pequeños.

¿Qué respalda la evidencia actual sobre la estimulación de la cymba conchae?

La cymba conchae se considera un objetivo importante de la taVNS porque varias líneas de evidencia respaldan su uso. Los estudios anatómicos han identificado una relación sólida entre esta región y la rama auricular del vago. Los estudios de imagen en humanos han observado respuestas en regiones cerebrales relacionadas con el vago, y los estudios fisiológicos han medido respuestas cuando se incluye la cymba conchae en la estimulación.

Sin embargo, la ubicación de la estimulación es solo una parte de un protocolo de taVNS. La colocación del electrodo, los parámetros de estimulación, la intensidad de la corriente y la anatomía individual influyen en la respuesta final.

Las estructuras bajo la cymba conchae ayudan a explicar por qué importa la colocación exacta de un electrodo. Los nervios de la cymba conchae discurren entre la epidermis y el cartílago, con vasos sanguíneos cerca. Sus trayectos y profundidades son difíciles de mostrar en un mapa superficial de la oreja. La imagen tridimensional ofrece una vista del interior de esta pequeña concavidad.

En 2020, Dabiri y colegas utilizaron microscopía episcópica de alta resolución (HREM) para reconstruir una serie de cortes de tejido como modelo tridimensional. La Figura 3 procede de un espécimen de cymba conchae. El modelo muestra la relación entre la epidermis, el cartílago, los nervios y los vasos sanguíneos bajo el sitio de estimulación.

Figura 3. Una reconstrucción tridimensional del tejido de la cymba conchae muestra las relaciones espaciales entre la epidermis, los nervios, los vasos sanguíneos y el cartílago. Los colores distinguen las estructuras; los nervios verdes se encuentran bajo la superficie de la piel.

Seguir las estructuras verdes revela nervios que discurren bajo la epidermis, cerca de los vasos sanguíneos. El electrodo descansa sobre la superficie de la oreja, mientras que el tejido que pretende influir tiene profundidad. Incluso dentro de la cymba conchae, el punto de contacto preciso y la posición del segundo electrodo siguen siendo relevantes para la configuración de estimulación.

Esta imagen muestra la estructura interna de un espécimen; la disposición puede variar entre personas. El verde identifica nervios, pero su aspecto por sí solo no puede establecer si cada rama procede del nervio vago.

Una vez seleccionada la cymba conchae, la estimulación sigue teniendo una intensidad y un ritmo. En los estudios comparativos, los investigadores ajustaron la corriente según lo que cada participante sentía en cada localización, porque distintas partes de la oreja de la misma persona pueden responder de forma diferente al mismo nivel de estimulación.

En un estudio comparativo, los electrodos emitieron pulsos a 25 Hz, es decir, 25 pulsos por segundo. Cada pulso duró 500 μs, equivalente a 0,5 milisegundos. La estimulación continuó durante 30 segundos, seguida de un descanso de 60 segundos. Cuatro ciclos componían una exploración de seis minutos.

Los investigadores midieron primero el nivel en que un participante apenas sentía el estímulo y el nivel en que se volvía doloroso. Eran los umbrales sensorial y de dolor. Para el experimento, la corriente se fijó 0,1 mA por debajo del umbral de dolor, lo que permitía que la intensidad en cada sitio reflejara la tolerancia del participante.

Con este enfoque, la corriente media fue de 0,91 mA en la cymba conchae y de 0,77 mA en el trago, una diferencia estadísticamente significativa. Por tanto, las respuestas cerebrales se registraron en condiciones en las que tanto la ubicación como la corriente real diferían. Las diferencias en la respuesta no pueden atribuirse todas solo a la ubicación.

La estimulación también requiere dos electrodos. Cuando los investigadores estimulaban el trago, el conducto auditivo o la cymba conchae, el segundo electrodo se situaba en el trago externo. Para la estimulación del lóbulo de la oreja, se situaba en la parte posterior del lóbulo. Ambas posiciones influyen en cómo la corriente atraviesa el tejido, así que la «estimulación de la cymba conchae» también implica elegir dónde colocar el segundo electrodo.

En conjunto, la evidencia actual respalda la cymba conchae como un objetivo bien estudiado y anatómicamente respaldado para la taVNS. Al mismo tiempo, la eficacia de la estimulación depende de la configuración completa, incluidos la colocación del electrodo, los parámetros de estimulación y el resultado que se mide.

¿Por qué los dispositivos taVNS se dirigen a la región de la cymba conchae?

La cymba conchae merece atención en el diseño de dispositivos taVNS porque esta pequeña concavidad contiene la rama auricular del vago que la estimulación pretende alcanzar, y los estudios en humanos han observado respuestas en regiones relacionadas del tronco encefálico cuando se estimula.

La estimulación auricular del nervio vago pretende utilizar los nervios sensoriales de la oreja para enviar señales hacia el tronco encefálico. La inervación exclusivamente vagal descrita en el estudio anatómico clásico convirtió a la cymba conchae en una candidata adecuada. Experimentos posteriores en humanos encontraron respuestas en regiones como el núcleo del tracto solitario (NTS) y el locus coeruleus (LC) en comparación con la estimulación del lóbulo de la oreja. Estas regiones están asociadas a las señales vagales entrantes, lo que da a los investigadores una razón para mantener este sitio en el punto de mira.

Al probarla junto al trago y el conducto auditivo en el mismo experimento, la cymba conchae fue también el único sitio que alcanzó el umbral de significación estadística frente al control del lóbulo de la oreja tanto en el NTS como en el LC. Para los enfoques que pretenden influir en estas vías del tronco encefálico mediante estimulación de la oreja, sigue siendo un sitio que merece consideración.

Su inervación y las respuestas observadas en personas ayudan a explicar por qué se elige tan a menudo la cymba conchae. Sin embargo, la selección del sitio es solo una parte de un protocolo de estimulación. La colocación del electrodo, el área de contacto, la intensidad de estimulación y la anatomía individual también afectan al resultado.

Algunos dispositivos taVNS extienden la cobertura de estimulación más allá de la cymba conchae para incluir la cavum conchae vecina. Al reunir ambas regiones en una sola pieza auricular, este enfoque proporciona una cobertura más amplia de la concha y mantiene la cymba conchae como objetivo principal.

Considerar tanto la cymba conchae como las estructuras de la concha circundantes permite a los diseños de dispositivos tener en cuenta la variación anatómica y mantener el foco en regiones asociadas a las vías sensoriales vagales. La anatomía tratada a lo largo de este artículo ayuda a explicar por qué la cymba conchae sigue siendo un foco central en la investigación de taVNS y el desarrollo de dispositivos.

Referencias

[1] Peuker, E. T.; Filler, T. J. — The nerve supply of the human auricle — Clinical Anatomy, 15(1), 35–37 — 2002. https://doi.org/10.1002/ca.1089

[2] Butt, M. F.; Albusoda, A.; Farmer, A. D.; Aziz, Q. — The anatomical basis for transcutaneous auricular vagus nerve stimulation — Journal of Anatomy, 236(4), 588–611 — 2020. https://doi.org/10.1111/joa.13122

[3] Frangos, E.; Ellrich, J.; Komisaruk, B. R. — Non-invasive access to the vagus nerve central projections via electrical stimulation of the external ear: fMRI evidence in humans — Brain Stimulation, 8(3), 624–636 — 2015. https://doi.org/10.1016/j.brs.2014.11.018

[4] Yakunina, N.; Kim, S. S.; Nam, E.-C. — Optimization of Transcutaneous Vagus Nerve Stimulation Using Functional MRI — Neuromodulation, 20(3), 290–300 — 2017. https://doi.org/10.1111/ner.12541

[5] Mercante, B.; Deriu, F.; Rangon, C.-M. — Auricular Neuromodulation: The Emerging Concept beyond the Stimulation of Vagus and Trigeminal Nerves — Medicines, 5(1), 10 — 2018. https://doi.org/10.3390/medicines5010010

[6] Dabiri, B.; et al. — High-Resolution Episcopic Imaging for Visualization of Dermal Arteries and Nerves of the Auricular Cymba Conchae in Humans — Frontiers in Neuroanatomy, 14, 22 — 2020. https://doi.org/10.3389/fnana.2020.00022

[7] García de Gurtubay, I.; Bermejo, P.; Lopez, M.; Larraya, I.; Librero, J. — Evaluation of different vagus nerve stimulation anatomical targets in the ear by vagus evoked potential responses — Brain and Behavior, 11, e2343 — 2021. https://doi.org/10.1002/brb3.2343