Mesures électrophysiologiques et d'analyse de la nociception chez les nourrissons humains

L'objectif général de l'expérience suivante est d'enregistrer et de caractériser l'activité cérébrale et médullaire spécifique à la nociception chez le nourrisson humain. Cela est réalisé à l'aide de techniques d'EEG et d'EMG afin de mesurer l'activité électrophysiologique dans le système nerveux central. Après des procédures nocives cliniquement indispensables, la première étape consiste à s'assurer que des enregistrements physiologiques de haute qualité sont obtenus chez les nourrissons lorsqu'ils sont exposés à des stimuli tactiles, expérimentaux et nocifs essentiels.

Ensuite, des techniques analytiques de post-traitement doivent être appliquées aux données afin de caractériser les schémas d'activité induits. Des résultats peuvent être obtenus qui montrent qu'aucune activité spécifique du cerveau et de la moelle épinière n'est enregistrable à partir du cerveau du nourrisson humain. Cette méthode nous aidera à comprendre comment le système nerveux en développement réagit à une stimulation nociceptive.

Pour commencer la mise en place de cette expérience, préparez d'abord la peau du nourrisson, puis placez au minimum 16 électrodes jetables individuelles en argent, chlorure d'argent pour EEG, sur la tête. Selon le système modifié de positionnement des électrodes 10-20 international, utilisez une pâte conductrice pour EEG afin d'optimiser le couplage électrique entre les électrodes et la peau. Voici un schéma du positionnement des électrodes pour les enregistrements EEG, modifié à partir du système international de positionnement 10-20.

Utilisez FCZ comme électrode de référence pour l'enregistrement. Utilisez la même électrode de masse pour l'ECG et l'EEG. Placez une électrode de masse sur la poitrine ou la tête.

Ensuite, pour configurer l'enregistrement de l'ECG, préparer la peau et placer les électrodes d'ECG sur les côtés gauche et droit de la poitrine. Attacher ensemble les fils des électrodes afin de minimiser les interférences électriques. Puis placer un transducteur de mouvement sur l'abdomen pour mesurer la respiration.

L'étape suivante consiste à préparer la peau et à placer des électrodes EMG sur le biceps pour morice des deux jambes. Placez maintenant une sonde de pulsioxymètre sur le pied controlatéral par rapport au pied qui sera stimulé, et assurez-vous que la sonde est bien fixée en place. Vérifiez sur le moniteur le signal EEG et contrôlez que la saturation en oxygène et la fréquence cardiaque sont enregistrées sans pertes de signal.

Enfin, installez un caméscope monté sur un trépied de manière à cadrer le visage du nourrisson afin d'enregistrer les changements d'expression faciale. Placez une diode électroluminescente (DEL) dans le champ de la caméra. La DEL est reliée au circuit de synchronisation, de sorte qu'elle clignote lors de la présentation de la stimulation, permettant ainsi de synchroniser l'enregistrement E-E-G-E-M-G et la vidéo.

Une fois la configuration terminée, commencez la collecte des données. Lancez l'enregistrement vidéo et, après que le nourrisson est calmé, tenez le pied comme si vous pratiquiez une ponction au talon et marquez l'événement sur les enregistrements d'EEG et d'EMG. Cet intervalle servira à identifier une section du contrôle de fond.

Ensuite, appliquez une stimulation tactile en tapotant légèrement un bouchon en caoutchouc contre le talon. Stimulez le pied qui n'est pas relié au pulsioxymètre. Ici, la stimulation tactile est marquée comme un événement à l'aide d'un bouchon en caoutchouc fixé à une tête d'impédance sur un marteau à tendon, qui est relié électroniquement à l'équipement d'enregistrement.

L'enregistrement vidéo est marqué par un événement correspondant au flash de la LED. Des stimulations répétées peuvent être appliquées, et le stimulus peut être appliqué à différentes régions du corps. Par exemple, l'épaule.

Appliquez maintenant une stimulation témoin en faisant pivoter le lancette de 90 degrés et en la plaçant contre le pied de manière à ce que, lorsque la lame à ressort est libérée, elle n'entre pas en contact avec la peau. Une fois l'activité EEG stabilisée, effectuez la ponction cliniquement indispensable du talon conformément à la pratique clinique. La ponction du talon n'a pas été réalisée sur le nourrisson filmé jusqu'à ce stade ; ce qui est montré ici correspond à une ponction du talon effectuée sur un autre nourrisson, avec synchronisation temporelle de la ponction du talon.

Le prélèvement doit être effectué comme pour la stimulation témoin après le prélèvement au talon ; ne pas serrer le pied pendant au moins 30 secondes afin de s'assurer que les réponses enregistrées sont uniquement dues au prélèvement. Après avoir collecté la quantité requise de sang, préparer les échantillons pour l'analyse clinique. Enregistrer les données et arrêter tous les équipements d'enregistrement.

Ensuite, retirez les électrodes. Enfin, enregistrez les informations démographiques du nourrisson et les détails de l'expérience. Saisissez ces données dans une base de données anonymisée afin de les conserver en toute sécurité et de pouvoir les consulter ultérieurement.

Répétez cette procédure sur l'échantillon requis de nourrissons dans l'étude. Pour commencer l'analyse des données EEG, créez d'abord un segment EG de 1,7 seconde correspondant à chaque stimulation de contrôle tactile, à chaque piqûre au lance-piqûre et à l'activité EEG de fond. Ces segments doivent commencer 0,6 seconde avant chaque événement.

Le nombre d’époques correspondant à chaque modalité doit être identique à la ligne de base ; corrigez l’époque en soustrayant le signal moyen de la ligne de base. Ensuite, appliquez un filtrage passe-haut à 0,1 hertz. Considérez l’époque enregistrée en CPZ ou CZ pour les analyses ultérieures, et excluez les époques contaminées par un artefact de mouvement présentant une variation d’amplitude supérieure à 50 microvolts en moins de 50 millisecondes.

Répétez ceci pour tous les enregistrements. Ensuite, alignez les tracés enregistrés pour chaque nourrisson afin de corriger les variations de latence entre 50 et 30 millisecondes après la stimulation.

Effectuez une analyse en composantes principales dans cet intervalle de temps afin d'identifier le potentiel tactile correspondant à l'activité EEG liée à la stimulation tactile. Considérez que l'EPOCH représente les variables et les points temporels les observations.

Analyse en composantes principales. Décompose les époques EEG en formes d'onde de base, appelées composantes principales ou CP, et représente la variation systématique de l'amplitude du signal au fil du temps. Alignez maintenant les tracés pour corriger la variabilité de latence entre 300 et 700 millisecondes après la stimulation, puis effectuez une analyse en composantes principales dans cet intervalle de temps. Pour l'analyse des données EMG, calculez d'abord la valeur efficace (racine carrée de la moyenne des carrés) du signal EMG dans les 1000 premières millisecondes suivant la stimulation, pour les stimuli de contrôle et de lance.

Ensuite, effectuez un test T sur les valeurs de la racine carrée moyenne afin de déterminer le réflexe spinal d'arrachement spécifique à la nociception. Ici, nous observons la moyenne globale en CZ obtenue pour tous les types de stimulation après alignement entre 50 et 300 millisecondes. Les composantes principales représentées en ligne grasse correspondent à un potentiel sensoriel évoqué par la stimulation tactile et nociceptive, car les poids de cette composante sont significativement plus élevés après la stimulation tactile et nociceptive par rapport à l'activité EEG de fond.

En revanche, la composante principale obtenue entre 300 et 700 millisecondes après le début du stimulus représente un potentiel spécifique à la nociception. L'amplitude de cette composante est significativement plus élevée après une stimulation nociceptive par rapport à la stimulation tactile et au fondamental. L'EEG montre ici des exemples du potentiel sensoriel en bleu en cz, induit par une stimulation tactile chez trois nourrissons, et voici des exemples du potentiel spécifique à la nociception en vert en cz, induit par une piqûre douloureuse chez trois nourrissons.

Enfin, voici un exemple d'activité EMG chez un nourrisson après une piqûre douloureuse au talon et une stimulation tactile non douloureuse du talon. L'activité EMG exprimée en valeur efficace est nettement plus élevée après la stimulation douloureuse par rapport à la stimulation non douloureuse. Cette technique ouvrira la voie, dans le domaine des neurosciences, aux chercheurs souhaitant comprendre le développement du traitement de la douleur.