Las mediciones electrofisiológicas y Análisis de la nocicepción en los bebés humanos

El objetivo general del siguiente experimento consiste en registrar y caracterizar la actividad cerebral y de la médula espinal específica para el nocicepción en lactantes humanos. Esto se logra mediante el uso de técnicas de EEG y EMG para medir la actividad electrofisiológica en el sistema nervioso central. Tras procedimientos nocivos clínicamente necesarios, el primer paso es asegurar que se obtengan grabaciones fisiológicas de alta calidad en los lactantes cuando experimentan estímulos táctiles, nocivos esenciales y experimentales.

A continuación, deben aplicarse técnicas analíticas de postprocesamiento a los datos con el fin de caracterizar los patrones de actividad evocados. Se pueden obtener resultados que muestran que no se puede registrar actividad específica del cerebro y de la médula espinal susceptible en el cerebro del lactante humano. Este método nos ayudará a comprender cómo responde el sistema nervioso en desarrollo a la estimulación nociceptiva.

Para comenzar la configuración de este experimento, primero prepare la piel del bebé y luego coloque un mínimo de 16 electrodos desechables individuales de plata y cloruro de plata para EEG sobre la cabeza. De acuerdo con el sistema modificado de colocación de electrodos internacional 10-20, utilice pasta conductora de EEG para optimizar el acoplamiento eléctrico entre el electrodo y la piel. Aquí se puede observar un esquema de la colocación de electrodos para grabaciones de EEG modificado a partir del sistema internacional 10-20 de colocación de electrodos.

Utilice FCZ como electrodo de referencia para la grabación. Utilice el mismo electrodo de tierra para el ECG y el EEG. Coloque un electrodo de tierra en el pecho o en la cabeza.

Luego, para preparar la grabación del ECG, prepare la piel y coloque electrodos de ECG en los lados izquierdo y derecho del tórax. Sujete los cables de los electrodos juntos para minimizar la interferencia eléctrica. A continuación, coloque un transductor de movimiento en el abdomen para medir la respiración.

El siguiente paso consiste en preparar la piel y colocar electrodos de EMG en el bíceps para ambas piernas. A continuación, coloque una sonda de pulsioxímetro en el pie contralateral al pie que será estimulado y asegúrese de que la sonda esté bien sujeta. Verifique en el monitor la señal de EEG y compruebe que la saturación de oxígeno y la frecuencia cardíaca se registren sin interrupciones de la señal.

Finalmente, configure una videocámara montada en un trípode para encuadrar el rostro del bebé, de modo que se puedan registrar los cambios en la expresión facial. Coloque un diodo emisor de luz (LED) dentro del encuadre de la cámara. El LED está conectado al circuito de temporización, de forma que parpadeará cuando se presente la estimulación, para sincronizar la grabación de E-E-G-E-M-G y el video.

Una vez completada la configuración, comience la recopilación de datos. Inicie la grabación de video y, después de que el bebé esté tranquilo, sostenga el pie como si fuera a realizar una punción en el talón y marque el evento en las grabaciones de EEG y EMG. Esta época se utilizará para identificar una sección del control de fondo.

A continuación, aplique estimulación táctil golpeando suavemente un tapón de goma contra el talón. Estimule el pie que no esté conectado al pulsioxímetro. Aquí, la estimulación táctil se marca como evento mediante un tapón de goma unido a una cabeza de impedancia en un martillo tendinoso, que está conectado electrónicamente al equipo de registro.

La grabación de video está marcada por eventos mediante el destello del LED. Pueden aplicarse toques repetidos y el estímulo puede aplicarse a diferentes regiones del cuerpo. Por ejemplo, el hombro.

Ahora aplique la estimulación de control girando la lanceta 90 grados y colocándola contra el pie de manera que, cuando se libere la hoja con resorte, no entre en contacto con la piel. Una vez que la actividad EEG se haya estabilizado, realice la punción clínicamente esencial en el talón de acuerdo con la práctica clínica habitual. La punción no se realizó en el lactante filmado hasta este momento; lo que se muestra aquí es una punción en el talón de un lactante diferente, sincronizada temporalmente con la punción en el talón.

El pinchazo debe realizarse tal como se hizo para la estimulación de control. Tras el pinchazo en el talón, no apretar el pie durante al menos 30 segundos para asegurar que las respuestas registradas se deban únicamente al pinchazo. Después de recopilar la cantidad necesaria de sangre, preparar las muestras para el análisis clínico. Guardar los datos y detener todos los equipos de grabación.

Luego retire los electrodos. Finalmente, registre la información demográfica del lactante y los detalles del experimento. Introduzca estos datos en una base de datos anonimizada para su almacenamiento seguro y futura referencia.

Repita este procedimiento en la muestra requerida de lactantes en el estudio. Para comenzar el análisis de los datos de EEG, primero cree una época EG de 1.7 segundos que corresponda a cada control de toque, estimulación con lanceta y el EEG de fondo. Estas épocas deben comenzar 0.6 segundos antes de cada evento.

El número de épocas correspondientes a cada modalidad debe tener la misma línea base; corrija la época restando la señal media de la línea base. Luego, aplique un filtro pasa-altos a 0,1 hercios. Considere la época registrada en CPZ o CZ para análisis posteriores y excluya las épocas contaminadas por artefactos de movimiento con un cambio en la amplitud mayor a 50 microvoltios en menos de 50 milisegundos.

Repita esto para todas las grabaciones. A continuación, alinee las trazas registradas de cada bebé para corregir la variabilidad de latencia entre 50 y 30 milisegundos posteriores a la estimulación.

Realice un análisis de componentes principales en este intervalo de tiempo para identificar el potencial táctil que corresponde a la actividad EEG relacionada con la estimulación táctil. Considere que el EPOCH representa las variables y los puntos temporales las observaciones.

Análisis de componentes principales. Descompone las épocas de EEG en formas de onda básicas, denominadas componentes principales o PC, y representa la variación sistemática en la amplitud de la señal a través de los puntos temporales. Ahora alinee las trazas para corregir la dispersión de latencia entre 300 y 700 milisegundos posteriores a la estimulación y realice un análisis de componentes principales en este intervalo de tiempo. Para el análisis de los datos de EMG, primero calcule la raíz cuadrática media de la señal de EMG en los primeros 1000 milisegundos posteriores a la estimulación para los estímulos de control y de punzada.

Luego, realice una prueba T sobre los valores de la raíz cuadrada media para determinar el reflejo espinal de retirada específico a la nocicepción. Aquí observamos el promedio general en CZ obtenido tras alinear todos los tipos de estimulación entre 50 y 300 milisegundos. Las componentes principales representadas con línea negrita representan un potencial sensorial evocado tanto por la estimulación táctil como por la nociva, ya que los pesos de esta componente son significativamente mayores tras la estimulación táctil y nociva en comparación con el EEG de fondo.

En contraste, el componente principal obtenido entre 300 y 700 milisegundos después del inicio del estímulo representa un potencial específico nociceptivo. El peso de este componente es significativamente mayor tras la estimulación nociva en comparación con la estimulación táctil y el fondo. El EEG muestra aquí ejemplos del potencial sensorial en azul en Cz evocado por la estimulación táctil en tres lactantes, y aquí hay ejemplos del potencial específico nociceptivo en verde en Cz evocado por la punción nociva en tres lactantes.

Finalmente, aquí observamos un ejemplo de actividad EMG en un lactante tras una punción dolorosa en el talón y una estimulación táctil no dolorosa del mismo. La actividad EMG cuadrática media es significativamente mayor tras la estimulación dolorosa en comparación con la no dolorosa. Esta técnica allanará el camino en el campo de la neurociencia para que los investigadores comprendan el desarrollo del procesamiento del dolor.