早产儿的脑电图:多式联运神经生理学议定书
February 18th, 2012
此视频说明新生儿脑电活动的背景，理论和感官的反应，在新生儿重症监护病房的现场演示了他们的录音。
脑电图或 EEG 是一种测量大脑电活动的技术。新生儿脑电图总是通过使用连接到头皮的单个电极或使用脑电图帽进行无创测量。脑电图现在广泛用于新生儿病房，用于评估和监测早产儿和足月儿的脑功能。
它最常用于诊断癫痫发作和评估大脑成熟度和从缺氧缺血事件中恢复。在过去的几年里，脑电图记录的做法和对早产脑电图信号的理解有了显着改善。本演讲的目的是介绍可用于新生儿病房的高级脑电图记录技术的理论和实践。
世界各地新生儿病房的床旁经验表明，使用 EEG 可能会显着改善生病、早产和足月婴儿的神经系统护理。1990 年代末，位于赫尔辛基的一个研究网络开始全面修订新生儿脑电图的概念和实践。作为这项工作的结果，引入了几个新想法来结合脑电图的所有三个领域。一起。
这些提供了能够全面评估大脑功能的脑电图技术。频域扩展到全波段 EEG，空间域随着新生儿多通道 EEG 帽的引入而增加。此外，通过在 EEG 记录期间引入早产感觉测试，增加了一个新的系统域。
此记录设置与一种新的分析框架兼容，该框架将早产 EEG 活动与大脑连接的发展联系起来。脑电图记录大脑的电活动，电极连接到头皮上。脑电图信号主要由皮质副金属神经元的活动产生。
它们对传入的神经信号做出反应并产生电场波动，放大后可以在 EEG 中看到。电极的数量和位置可以根据需要从几个到一百多个不等。临床新生儿研究历来使用 4 到 10 个电极进行。
位置始终根据国际命名法定义，该命名法根据字母和数字的组合指定头皮区域。在新生儿中，通常会添加测谎仪通道来记录呼吸、眼球运动、下巴肌肉张力以及心脏活动。EEG 信号通常经过严格过滤，以排除最慢和最快的活动。
虽然这成功地排除了许多技术伪影和额外的大脑生物信号，但它也可能导致大脑信号的严重失真。对有和没有滤波的相同早产 EEG 信号的比较表明，滤波可能会严重扭曲早产 EEG 的外观。术语全频带、EEG 或 FBE EG 是指一种能够记录所有频率而不会失真的技术。
这对于检测最慢的事件非常重要，例如早产脑电图中所谓的自发活动、短暂或 SAT。多模态脑电图研究包括感觉系统的同时测试。这在临床评估中可能非常有用，因为早产儿的脑损伤通常局限于皮质下结构，因此可能只影响感觉通路。
密集阵列脑电图是一种记录系统，其中电极数量远高于传统的 2 到 10 通道。即使在重症监护病房中，也可以设置 20 至 60 个电极的应用。通过使用专为新生儿设计的 EEG 帽，100 多个电极中的每一个都将从新生儿大脑带来重要的新信息。
早产儿大脑对感觉刺激的皮质反应与任何晚年看到的反应都非常不同。例如，在早产儿中，胞体对触觉刺激的感觉反应的振幅可能比年龄较大的儿童的反应大数百倍，持续时间长很多倍。因此，在单一反应水平下可以看到早产感觉反应，这使得它们在脑电图记录期间很容易测量。
由于早产皮层很容易，因此可能需要几秒钟才能在两次反应之间恢复，而年龄较大的儿童的大脑每秒可以反应 10 次以上。所有这些差异都是由于早产儿大脑中持续活动和感觉反应的基础是根本上独特的神经网络机制，了解早产反应使感觉测试在临床上有用在早产脑电图记录期间，可以通过对身体的几乎任何部位施加感觉刺激来触发 SOMA 对感觉诱发反应或 SE 臂。刺激可以是触觉、电的，甚至是本体感觉的，例如手腕或踝关节屈曲引起的刺激。
在脑电图记录期间传递 SER 刺激的一种便捷方法是触摸手掌或脚，因此触摸或本体感觉刺激会产生一个信号，该信号沿着周围神经传播到脊髓，跳到第二条神经上行到身体对侧的丘脑。最后，信号沿着丘脑皮质神经传播到大脑皮层，在那里它引发一个电场，该电场由 EEG 记录在中央顶叶区域。视觉诱发反应或 VE 臂可以很容易地通过闪烁的光触发，刺激来自视网膜的视网膜信号将沿着视神经传播到两侧的丘脑。
然后信号进一步跳到 thal 皮层神经，并将传递到视觉皮层。TAL EEG 电极在从早期早产到足月年龄的时间段内记录产生的电场。发生重大结构发展，并反映在 EEG 信号的出现上。
极小的早产儿的皮质表面几乎是平坦的，并且有一层厚的底层底板。第一个丘脑皮质和皮质皮质连接长成底板并开始侵入皮质板。在随后的几周内，皮层将呈现出更额定的表面，并且底板变得更薄。
lamo、皮质和皮质皮质连接现在正在接近它们的皮层目标。接近足月年龄时，婴儿的皮层严重回转，底板区几乎消失了。lamo、cortical 和 cortico 皮层连接已经到达了它们的最终目标层，它们已准备好开始处理来自外部世界和体内的感觉数据。
发育阶段 在皮质丘脑连接中，定义了早产皮层和底板对感觉刺激的反应。该动画显示了头皮记录的反应与其在皮层内的相应深度剖面的比较。在最年轻的早产儿中，丘脑冲动主要导致亚板层出现缓慢而大的反应，这被视为表面电极中的高振幅慢响应，几周后，相同的丘脑信号会触发稍小的亚板反应。
此外，来自深层皮层的快速成分越来越清晰，这在接近足月的头皮电极中也可见。底板响应不再可见。主要的感觉反应来自丘脑皮质的最终目的地。
由四个神经元组成的层，导致的反应已经接近成人皮层中所见的反应。记录早产脑电图在实际和技术上都具有挑战性。脑电图记录需要遵守各种护理程序。
因此，可能需要在任何给定时刻停止或停止脑电图记录。此外，重症监护病房对于敏感的脑电图设备来说是一个具有挑战性的环境。婴儿总是与设备、电线和线路物理连接，这些设备、电线和线路可能会对脑电图记录造成严重的电气干扰。
在床边要做的第一件事是尽量减少技术工件的潜在来源。应该将松散的重要监护仪线和静脉输液管远离婴儿的头部、脑电图线和放大器。此外，请确保婴儿的头部没有接触任何潮湿的纺织品，这些纺织品很容易将婴儿床的电气干扰传递给婴儿。
在放置脑电图帽之前，最好用蘸有稀释酒精或婴儿洗发水的布擦拭婴儿头皮上的干扰蜡和油脂。两个人更容易放置脑电图帽，一个人照顾帽，另一个人拿着头部和可能的插管或鼻 CPAP 管。如果患者患有 A-C-P-A-P，则需要在 10 到 20 秒内将其取下，以放置脑电图帽。
如果需要，可以将 CPAP 带缠绕在 EEG 帽上。在系紧下巴带之前。确保您已将 The Cap 对称地放在头上。
电极凝胶通过电极孔涂抹，以建立与头皮的电接触。弯曲尖端可能有助于对难以直接接触的触点进行凝胶处理。如果注射了过多的凝胶，则有足够的凝胶来填充整个凝胶杯非常重要。
但是，它会泄漏出来，并可能与相邻的电极形成桥梁，甚至弄湿枕头，从而导致伪影。更固体的凝胶配方可能更实用。在这方面，凝胶应用后皮肤表面可能经常需要额外的机械准备，此步骤去除外上皮层以减少电和运动伪影的数量。
这可以通过轻柔的机械摩擦或使用所谓的 Sure prep 方法来完成。皮肤接触的质量可以根据 EEG 软件给出的阻抗值实时评估。出于实际原因，在阻抗水平可接受时完成整个半球的凝胶应用和皮肤准备通常是最简单的。
如此脑电图软件中的绿点所示，是时候切换到脑电图记录并观察脑电图信号质量了。最后一步是应用测谎仪通道。肌肉张力通常是通过在下巴下方连接两个 EMG 电极来测量的。
通过连接在胸部或肩膀上的心电图电极来记录心脏。可以用正面脑电图或单独的眼电极或连接在眼睛外角附近的 EOG 来记录眼球运动。可以通过缠绕在躯干上的拉伸敏感带来监测呼吸。
这需要足够紧以跟随呼吸运动，但又足够松散以允许自主呼吸的婴儿不受限制地呼吸。需要特别小心，不要抑制呼吸运动。也可以将运动敏感的压电传感器添加到任何可能显示可疑运动的身体部位。
最后一步是放置一个脑电图同步摄像机，以便在屏幕上清楚地看到整个婴儿。一旦婴儿完全准备好，脑电图记录就可以在记录期间开始。重要的是要密切关注脑电图信号质量，如果任何电极发出信号不佳，请进行校正。
应将注释写入文件，说明可能被认为具有临床重要性的任何事件。记录长度单独调整，以便 EEG 将包括所有警觉状态清醒、主动睡眠和安静睡眠。这意味着录制时间通常为 40 到 90 分钟。
在所有早产儿感觉反应性测试中，如果重复到频繁，早产皮层的感觉反应会迅速下降，这是很常见的。同样，感觉皮层附近正在进行的脑电图活动也可能阻断或抑制感觉反应。因此，本视频中显示的感觉刺激应在 EEG 相对安静至少几秒钟的时刻进行。
因此，安静的睡眠是测试视觉反应的理想时期。可以通过单次闪光来研究视觉诱发反应。由于眼睛非常敏感，因此即使隔着透明的培养箱壁，甚至在闭着眼睛的情况下，也可以发出闪光。
Somato，感觉诱发的反应可以通过对婴儿的手掌或脚底进行触觉刺激来研究。或者，可以简单地弯曲手腕或脚踝以唤起本体感觉刺激。使用在 EEG 轨迹中生成刺激锁定标记或触发器的设备是有帮助的。
否则，有必要添加描述刺激时间的手动注释。几乎任何声音都很容易测试听觉反应性。例如，可以通过拍手产生良好的皮质反应。
传统的喇叭也可能有用，但声音通常非常响亮，以至于它可能既会激活听觉系统，又会导致唤醒反应。在脑电图记录结束时，取下盖子和其他传感器，并清洁婴儿的头皮。脑电图帽和所有其他传感器都根据医院的指示进行机械清洁和消毒。
脑电图的全面审查是在工作站中离线完成的，在那里可以处理和更详细地描述脑电图结果。对发育中的大脑功能和结构之间关系的良好理解使早产脑电图研究成为一种独特的体验，从而有可能在婴儿还无法与外界交流时评估大脑成熟度。因此，更好的大脑护理可能对早产儿的整个生命周期都有好处。
概述
本视频解释了新生儿脑电图活动和感觉反应的背景理论，随后在新生儿重症监护室进行了现场演示。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 电生理学
- 新生儿学
背景
- 脑电图（EEG）测量大脑的电活动。
- 新生儿脑电图是无创的，用于监测大脑功能。
- 它有助于诊断癫痫发作并评估大脑成熟度。
- 近期的进展改善了脑电图的记录实践。
研究目的
- 介绍新生儿病房的先进脑电图记录技术。
- 展示脑电图在新生儿护理中的临床意义。
- 将早产儿脑电图活动与大脑发育联系起来。
使用的方法
- 使用多通道脑电图帽进行全面的大脑评估。
- 在脑电图记录过程中记录感觉反应以评估大脑功能。
- 应用各种感觉刺激以触发反应。
- 分析不同频段的脑电图信号。
主要结果
- 全频段脑电图能够准确检测大脑活动。
- 新生儿脑电图反应与年长儿童显著不同。
- 增加电极密度提供了更丰富的大脑功能数据。
- 理解感觉反应增强了临床评估。
结论
- 先进的脑电图技术改善了新生儿的神经护理。
- 新生儿脑电图对理解大脑发育至关重要。
- 需要进一步研究以优化脑电图在临床环境中的应用。
常见问题
Executive Industry Relevance
Advanced multimodal EEG protocols enable mechanistic de-risking in neurodevelopmental target validation by linking sensory-evoked responses to subplate-cortical connectivity in preterm models. This approach supports predictive confidence in early discovery by quantifying functional maturation of thalamocortical pathways, a key determinant in CNS drug candidate screening. The protocol enhances translational continuity from in vitro assays to disease-relevant systems by providing electrophysiological readouts that reflect structural brain development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses on neurodevelopmental targets by measuring sensory-evoked EEG responses as functional biomarkers of subplate integrity.
- Operational Value: Enables pathway clarification through multimodal stimulation (tactile, proprioceptive, visual) to isolate thalamocortical circuit engagement.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by quantifying developmental stage-dependent neural responses that correlate with brain maturation milestones.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated neonatal brain systems for downstream compound evaluation by establishing baseline sensory response profiles across vigilance states.
- Operational Value: Standardizes assay readiness through dense array EEG caps and full-band recording to minimize technical artifact distortion in low-frequency signal detection.
- Scalability: Facilitates platform reuse across sensory modalities via stimulus-locked marking and synchronized video annotation for reproducible response tracking.
Translational & Preclinical Research
- Translational Biomarker Alignment: Connects EEG-derived sensory response amplitudes and latencies to cortical plate invasion by thalamocortical and corticocortical pathways.
- Disease-Relevant System: Models preterm brain vulnerability where subcortical lesions spare sensory pathways, enabling pathway-specific functional assessment.
- Mechanistic De-risking: Reduces ambiguity in target engagement by differentiating subplate-generated slow responses from cortical rapid components across developmental windows.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from target validation through lead identification by providing electrophysiological continuity between molecular perturbation and systems-level network function in developing brain models.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of neurodevelopmental targets by linking EEG spectral power changes to spontaneous activity transients (SATs) and evoked response maturation.
- Screening: Delivers assay readiness through impedance-guided skin preparation and polygraph channel integration (respiration, eye movement, muscle tone) to ensure signal fidelity during prolonged recordings.
- Analytics: Enables quantitative comparison of conditions via full-band EEG acquisition, preserving slow-wave dynamics critical for detecting developmental shifts in cortical-subplate communication.
- Translational Research: Advances preclinical continuity by correlating sensory response decay rates with cortical recovery kinetics, informing dosing interval predictions in neurodevelopmental models.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable capability for longitudinal tracking of brain maturation across gestational ages through standardized incubator-compatible EEG cap application and sensory stimulation protocols.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation through direct measurement of sensory-evoked field potentials reflecting thalamocortical synaptic efficacy.
- Operational Value: Standardization and reproducibility via synchronized stimulus triggering, real-time impedance monitoring, and annotation of vigilance states to reduce inter-session variability.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions by enabling early detection of aberrant network maturation that may predict later-life cognitive or motor deficits.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization based on electrophysiological biomarkers of brain connectivity maturation, reducing late-stage failure in CNS programs targeting neurodevelopmental disorders.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neonatal neurophysiology and EEG signal interpretation to distinguish developmental artifacts from true neurogenic activity.
- Dependent on instrumentation capable of full-band DC to high-frequency recording and dense array neonatal EEG caps (20-60 electrodes) for spatial resolution.
- Necessitates cross-team standardization between neurology, nursing, and engineering teams for electrode gel application, skin preparation, and incubator-compatible setup.
- Involves adaptation considerations across model systems, as preterm-specific neural dynamics (e.g., prolonged sensory recovery, single-trial response visibility) may not translate to adult or juvenile preparations.
- Includes practical limitations such as signal vulnerability to motion and electrical artifacts in intensive care environments, requiring vigilant wire management and grounding protocols.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:06
Introduction to neonatal EEG
2:00
Dense Array EEG
12:50
Electrode gelling
12:32
Checking symmetry
16:30
Sensory Testing
10:46
Neonatal EEG Recording in Practice
11:51
Scalp wiping
14:13
Impedance checking
12:09
EEG cap placement
2:29
Neurophysiologic basis of EEG
19:26
Info
0:03
Title
7:56
Physiological and anatomical characteristics
