القياسات الكهربية وتحليل Nociception الإنسان في الرضع

الهدف العام من التجربة التالية هو تسجيل وتوصيف نشاط الدماغ والنخاع الشوكي النوعي الخاص باستقبال الألم لدى الرضع من البشر. ويتحقق ذلك باستخدام تقنيات تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) وتخطيط كهربائية العضلات (EMG) لقياس النشاط الفيزيولوجي الكهربائي في الجهاز العصبي المركزي. وبناءً على الإجراءات المؤلمة الضرورية سريريًا، تتمثل الخطوة الأولى في ضمان الحصول على تسجيلات فيزيولوجية عالية الجودة من الرضع عند تعرضهم لمحفزات تجريبية ولمسية ومؤلمة ضرورية.

بعد ذلك، يجب تطبيق تقنيات تحليلية لمعالجة البيانات لاحقاً من أجل توصيف أنماط النشاط المستحثة. ويمكن الحصول على نتائج تظهر عدم إمكانية تسجيل نشاط محدد في الدماغ والنخاع الشوكي لدى دماغ الرضيع البشري. ستساعدنا هذه الطريقة في فهم كيفية استجابة الجهاز العصبي النامي للمحفزات الضارة.

لبدء تجهيز هذه التجربة، قم أولاً بتحضير جلد الرضيع ثم ضع ما لا يقل عن 16 قطبًا كهربائيًا فرديًا من نوع الكأس المصنوعة من الفضة وكلوريد الفضة المخصصة لتخطيط كهربائية الدماغ (EEG) والتي تستخدم لمرة واحدة على الرأس. واستنادًا إلى نظام وضع الأقطاب الكهربائية الدولي 10 20 المعدل، استخدم معجون التوصيل الخاص بتخطيط كهربائية الدماغ لتحسين الاقتران الكهربائي بين القطب والجلد. يظهر هنا مخطط لوضع الأقطاب الكهربائية لتسجيلات تخطيط كهربائية الدماغ، وهو معدل عن نظام وضع الأقطاب الكهربائية الدولي 10 20.

استخدم FCZ كقطب مرجعي للتسجيل. استخدم نفس القطب الأرضي لكل من تخطيط كهربائية القلب (ECG) وتخطيط كهربائية الدماغ (EEG). ضع قطباً أرضياً على الصدر أو الرأس.

ثم لإعداد تسجيل تخطيط كهربائية القلب (ECG)، قم بتحضير الجلد ووضع أقطاب تخطيط كهربائية القلب على الجانبين الأيسر والأيمن من الصدر. اربط أسلاك الأقطاب معاً لتقليل التداخل الكهربائي. بعد ذلك، ضع محول طاقة لقياس الحركة على البطن لقياس التنفس.

تتمثل الخطوة التالية في تحضير الجلد ووضع أقطاب تخطيط كهربية العضلات (EMG) على العضلة ذات الرأسين لكلتا الساقين. الآن، ضع مسبار مقياس تأكسج النبض على القدم المقابلة للقدم التي سيتم تحفيزها، وتأكد من تثبيت المسبار في مكانه. تحقق من الشاشة لمراقبة إشارة تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، وتأكد من تسجيل تشبع الأكسجين ومعدل ضربات القلب دون انقطاع في الإشارة.

أخيراً، قم بإعداد كاميرا مثبتة على حامل ثلاثي الأرجل لتأطير وجه الرضيع بحيث يمكن تسجيل التغيرات في تعبيرات الوجه. ضع صماماً ثنائياً باعثاً للضوء LED في إطار الكاميرا. يرتبط الـ LED بدائرة التوقيت بحيث يومض عند تقديم التحفيز لمزامنة تسجيلات E-E-G-E-M-G والفيديو.

بمجرد اكتمال الإعداد، ابدأ في جمع البيانات. ابدأ تسجيل الفيديو، وبعد أن يهدأ الرضيع، أمسك القدم كما لو كنت تقوم بعملية وخز العقب، وقم بوضع علامة حدث على تسجيلات EEG وEMG. ستُستخدم هذه الحقبة لتحديد جزء من التحكم الخلفي.

بعد ذلك، يتم تطبيق تحفيز لمسي عن طريق النقر الخفيف بسدادة مطاطية على العقب. يتم تحفيز القدم غير المتصلة بجهاز قياس تأكسج النبض. في هذه الحالة، يتم تحديد حدث التحفيز اللمسي باستخدام سدادة مطاطية متصلة برأس معاوقة على مطرقة أوتار، وهي مرتبطة إلكترونياً بمعدات التسجيل.

يتم تحديد حدث تسجيل الفيديو بواسطة وميض مصباح LED. يمكن تطبيق لمسات متكررة، كما يمكن تطبيق المحفز على مناطق مختلفة من الجسم، مثل الكتف.

قم الآن بتطبيق تحفيز ضابط عن طريق تدوير المشرط بزاوية 90 درجة ووضعه مقابل القدم بحيث لا يلامس الجلد عند تحرير الشفرة ذات الزنبرك. بعد استقرار نشاط تخطيط كهربائية الدماغ (EEG)، قم بإجراء وخزة العقب الأساسية سريرياً وفقاً للممارسة السريرية. لم يتم إجراء وخزة العقب للرضيع الذي تم تصويره حتى هذه اللحظة؛ وما يظهر هنا هو وخزة عقب لرضيع آخر في مرحلة تثبيت العقب.

يجب إجراء الوخز بنفس الطريقة التي تم بها تحفيز المجموعة الضابطة؛ فبعد وخز العقب، لا تضغط على القدم لمدة 30 ثانية على الأقل لضمان أن الاستجابات المسجلة ناتجة فقط عن عملية الوخز. بعد جمع كمية الدم المطلوبة، قم بتجهيز العينات للتحليل السريري. احفظ البيانات وأوقف تشغيل جميع أجهزة التسجيل.

ثم قم بإزالة الأقطاب الكهربائية. وأخيراً، سجل المعلومات الديموغرافية للرضيع وتفاصيل التجربة. أدخل هذه البيانات في قاعدة بيانات مجهولة المصدر للتخزين الآمن والرجوع إليها مستقبلاً.

كرر هذا الإجراء على العينة المطلوبة من الرضع في الدراسة. لبدء تحليل بيانات EEG، قم أولاً بإنشاء حقبة EG مدتها 1.7 ثانية تتوافق مع كل تحكم في اللمس وتحفيز الوخز وEEG الخلفية. يجب أن تبدأ هذه الحقبات قبل 0.6 ثانية من كل حدث.

يجب أن يكون عدد الحقبات (epochs) المقابل لكل نمط هو نفسه الخط الأساسي، وقم بتصحيح الحقبة عن طريق طرح متوسط إشارة الخط الأساسي. بعد ذلك، قم بتطبيق مرشح تمرير عالي (high pass filter) عند 0.1 hertz. اعتمد الحقبة المسجلة عند CPZ أو CZ للتحليل اللاحق، واستبعد الحقبات التي تلوثت بآثار حركية (movement artifact) مع تغير في السعة يزيد عن 50 µV في أقل من 50 milliseconds.

كرر هذه العملية لجميع التسجيلات. بعد ذلك، قم بمحاذاة الآثار المسجلة من كل رضيع لتصحيح تذبذب زمن الاستجابة بين 50 و30 ميلي ثانية بعد التحفيز.

أجرِ تحليل المكونات الرئيسية في هذا الفاصل الزمني لتحديد الجهد اللمسي الذي يمثل نشاط EEG المرتبط بالتحفيز اللمسي. اعتبر أن الـ EPOCH هي المتغيرات وأن النقاط الزمنية هي الملاحظات.

تحليل المكونات الرئيسية. يعمل على تفكيك حقب تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) إلى أشكال موجية أساسية، تُسمى المكونات الرئيسية أو PCs، وتمثل التباين المنهجي في سعة الإشارة عبر النقاط الزمنية. قم الآن بمحاذاة الآثار لتصحيح تذبذب زمن الاستجابة (latency jitter) بين 300 و700 مللي ثانية بعد التحفيز، وأجرِ تحليل المكونات الرئيسية في هذا الفاصل الزمني. لتحليل بيانات تخطيط كهربائية العضلات (EMG)، قم أولاً بحساب جذر متوسط مربع إشارة EMG في أول 1000 مللي ثانية بعد التحفيز لكل من محفزات الضبط ومحفزات الوخز.

ثم قم بإجراء اختبار T-test على قيم جذر متوسط المربعات لتحديد سحب المنعكس الشوكي المحدد للنصب. نرى هنا المتوسط العام عند CZ الذي تم الحصول عليه عبر جميع أنواع التحفيز بعد المحاذاة بين 50 و 300 ميلي ثانية. تمثل المكونات الرئيسية الموضحة بالخط العريض جهدًا حسيًا مستحثًا بكل من التحفيز اللمسي والتحفيز الضار، لأن أوزان هذا المكون أكبر بكثير بعد التحفيز اللمسي والضار مقارنة بتخطيط كهربية الدماغ (EEG) في الخلفية.

في المقابل، يمثل المكون الرئيسي الذي تم الحصول عليه بين 300 و700 مللي ثانية بعد بدء التحفيز جهدًا خاصًا باستقبال الألم. ويكون وزن هذا المكون أكبر بشكل ملحوظ بعد التحفيز المؤلم مقارنة بالتحفيز اللمسي والخلفية. يعرض تخطيط كهربائية الدماغ (EEG) هنا أمثلة للجهد الحسي باللون الأزرق عند cz والناتج عن التحفيز اللمسي في ثلاثة رضع، وهنا أمثلة للجهد الخاص باستقبال الألم باللون الأخضر عند cz والناتج عن وخزة مؤلمة في ثلاثة رضع.

أخيرًا، نرى هنا مثالًا لنشاط EMG لدى رضيع بعد تحفيز مؤلم عن طريق وخز الكعب وتحفيز غير مؤلم عن طريق لمس الكعب. إن قيمة جذر متوسط مربع نشاط EMG أكبر بشكل ملحوظ بعد التحفيز المؤلم مقارنة بالتحفيز غير المؤلم. سيمهد هذا الأسلوب الطريق في مجال العلوم العصبية للباحثين لفهم تطور معالجة الألم.