使用与脑电图耦合的平头探针测量新生儿疼痛诱发的脑活动

摘要

本视频演示了一种测量婴儿疼痛诱发脑活动的方法。该方法概述了在婴儿头部放置电极以及使用平头探针对婴儿手部施加疼痛刺激的操作步骤。视频还展示了脑电图（EEG）记录过程，以识别大脑对刺激产生的电活动反应。

所有涉及人类参与者的操作均遵守机构、国家和国际的人类福祉指南，并已通过当地机构审查委员会的审查。

1. 准备

确保婴儿处于安静状态。记录过程中应保持安静且无吸吮动作，以免产生运动伪迹。婴儿可以处于睡眠状态。
使用卷尺测量新生儿的头围，以确定脑电图（EEG）帽的尺寸。
确定有源电极位置：Cz/顶点位置，即使用皮肤标记笔标出鼻根点与枕外隆突中点，以及左右耳前点中点的位置。电极定位方法参见图1。
确定接地电极位置：右侧前额（Fp2），以及参考电极位置：左侧乳突（A1）。
使用棉签蘸取消毒剂清洁电极放置部位（Cz、Fp2 和 A1）。若毛发较多，需分开毛发以暴露头皮。
使用棉签蘸取脑电图预处理膏，轻轻擦拭电极部位，以降低阻抗。
将带有电极的脑电图帽戴在新生儿头部。
使用带有短塑料针头的注射器向电极内注入导电脑电图凝胶，以优化电极与头皮之间的接触。
调整电极位置，直至阻抗低于50 kΩ，具体操作遵循制造商的建议和已发表的指南。
放置摄像头以记录新生儿的面部表情。
将平头探针连接至接触触发装置，该装置固定在脑电记录设备上。当平头探针对皮肤施加达到标称力度时，接触触发装置会生成触发信号。该信号被发送至计算机，在脑电记录中标记触发点。

2. 测量

选择一个研究名称以存储数据。
添加在线带通滤波器：
1. 显示滤波器：
  低截止滤波器：频率：1 Hz
  高截止滤波器：频率：70 Hz
  陷波滤波器：50 Hz
  采样率：2000 Hz
开始脑电图（EEG）和视频记录。
将新生儿的右手保持在水平位置。刺激也可施加于其他部位，例如足部，此时潜伏期将比手部长，详见3.7节。
首先记录背景脑电活动。在保持新生儿手部不动的同时，手动标注脑电记录中未施加刺激且婴儿处于静息状态的时间段。
根据研究设计，在新生儿右手施加所需数量的平头探针刺激。在本实验设计中，设定平头探针刺激次数为50次。注意将平头探针垂直作用于新生儿手部，以防探针弯曲并确保施加正确的力。每次刺激之间至少采用2至3秒的刺激间间隔（ISI），以避免叠加效应。
停止所有记录。
记录实验设置的详细信息。

3. 数据分析

使用1 Hz高通滤波器和30 Hz低通滤波器对原始脑电图（EEG）数据进行离线滤波。
将数据分割为1,500 ms的时间段（刺激开始前500 ms至刺激开始后1,000 ms）。
对刺激前时间段进行基线校正。
通过视觉检查，手动剔除包含运动伪迹和噪声等伪迹的EEG时间段。
分别对EEG时间段进行平均（背景活动和刺激反应分别处理）。
在刺激开始后0 - 1,000 ms的时间窗内，对数据进行Woody滤波，最大时间抖动为±50 ms，以允许不同婴儿之间的潜伏期差异。背景活动和刺激反应需分别进行此操作。
将有害刺激诱发脑活动的模板投影到数据上，以确定每个单独试验中有害刺激诱发反应的幅度。该模板描述了有害刺激诱发反应的特征性波形，而幅度则反映了单个试验中此类反应的强度。
注意： 投影模板所使用的时间窗取决于婴儿的胎龄及刺激位置。若刺激施加于手部，则感兴趣的时间窗为刺激后200 - 500 ms；若刺激施加于足部，则感兴趣的时间窗为刺激后400 - 700 ms。请注意，该模板仅在胎龄34 - 43周的婴儿中得到验证。
检查使用模板计算得到的有害刺激诱发脑活动幅度在刺激后是否显著高于背景脑电活动。
随后分析行为面部表情（摄像机与脑电记录同步），采用新生儿面部编码系统（Neonatal Facial Coding System）进行评估。

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电极放置示意图，用于脑活动图谱的脑电图设置，显示 Cz、Fp2、A1 点。
图 1：使用改良国际 10/20 电极放置系统进行电极定位的示意图。

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