Le misurazioni elettrofisiologiche e Analisi di nocicezione nei neonati umani

L'obiettivo generale del seguente esperimento è quello di registrare e caratterizzare l'attività nocicettiva specifica del cervello e del midollo spinale del neonato umano. Ciò si ottiene utilizzando tecniche EEG ed EMG per misurare l'attività elettrofisiologica nel sistema nervoso centrale. Seguendo procedure nocive clinicamente essenziali, il primo passo è garantire che si ottengano registrazioni fisiologiche di alta qualità dai neonati quando sperimentano stimoli nocivi sperimentali, tattili ed essenziali.

Successivamente, è necessario applicare tecniche analitiche di post-elaborazione ai dati al fine di caratterizzare i modelli di attività evocati. Si possono ottenere risultati che mostrano che non è possibile registrare alcuna attività cerebrale e del midollo spinale specifica suscettibile dal cervello del neonato umano. Questo metodo ci aiuterà a capire come il sistema nervoso in via di sviluppo risponde alla stimolazione nociva.

Per iniziare a preparare questo esperimento, prima prepara la pelle del bambino e poi posiziona un minimo di 16 elettrodi a coppa monouso EEG in argento e cloruro d'argento sulla testa. Secondo il sistema internazionale di posizionamento degli elettrodi 10 20 modificato, utilizzare la pasta conduttiva EEG per ottimizzare l'accoppiamento elettrico della pelle dell'elettrodo. Qui si può vedere uno schema del posizionamento degli elettrodi per le registrazioni EEG modificato dal sistema internazionale di posizionamento degli elettrodi 10 20.

Utilizzare FCZ come elettrodo di riferimento per la registrazione. Utilizzare lo stesso elettrodo di terra per l'ECG e l'EEG. Posizionare un elettrodo di terra sul torace o sulla testa.

Quindi, per impostare la registrazione ECG, preparare la pelle e posizionare gli elettrodi ECG sul lato sinistro e destro del torace. Legare insieme i conduttori degli elettrodi per ridurre al minimo le interferenze elettriche. Quindi posizionare un trasduttore di movimento sull'addome per misurare la respirazione.

Il passo successivo consiste nel preparare la pelle e posizionare gli elettrodi EMG sui bicipiti per la morice di entrambe le gambe. Ora posiziona una sonda del pulsossimetro sul piede controlaterale al piede che verrà stimolato e assicurati che la sonda sia fissata in posizione. Controllare il monitor per il segnale EEG e verificare che la saturazione di ossigeno e la frequenza cardiaca siano registrate senza interruzioni di segnale.

Infine, è possibile installare una videocamera montata su treppiede per inquadrare il volto del neonato in modo da poter registrare i cambiamenti nell'espressione facciale. Posizionare un LED a diodo a emissione di luce nella cornice della fotocamera. Il LED è collegato al circuito di temporizzazione in modo che lampeggi quando viene presentata la stimolazione per sincronizzare l'E-E-G-E-M-G e la registrazione video.

Una volta completata la configurazione, inizia la raccolta dei dati. Avvia la registrazione video e, dopo che il bambino si è sistemato, tieni il piede come se stesse eseguendo una lancia del tallone e segna l'evento delle registrazioni EEG ed EMG. Questa epoca verrà utilizzata per identificare una sezione del controllo in background.

Quindi, applica la stimolazione tattile picchiettando leggermente un tappo di gomma contro il tallone. Stimolare il piede che non è attaccato al pulsossimetro. In questo caso la stimolazione tattile è contrassegnata dall'uso di un tappo di gomma fissato a una testa di impedenza su un martello tendineo, che è collegato elettronicamente all'apparecchiatura di registrazione.

La registrazione video è contrassegnata dal lampeggio del LED. Possono essere applicati tocchi ripetuti e lo stimolo può essere applicato a diverse regioni del corpo. Cioè la spalla.

Ora applica la stimolazione di controllo ruotando la lancetta di 90 gradi e posizionandola contro il piede in modo che quando la lama caricata a molla viene rilasciata, non entri in contatto con la pelle. Dopo che l'attività EEG si è stabilizzata, eseguire la lancia del tallone clinicamente essenziale in conformità con la pratica clinica come tallone. La lancia non è stata eseguita sul bambino filmato fino a questo punto mostrato qui è una lancia del tallone su un diverso tempo di bloccaggio del tallone.

La lancia deve essere eseguita come per la stimolazione di controllo dopo il tallone Lancia, non stringere il piede per almeno 30 secondi per assicurarsi che le risposte registrate siano dovute esclusivamente alla lancia. Dopo aver raccolto la quantità di sangue richiesta, preparare i campioni per l'analisi clinica. Salvare i dati e arrestare tutti gli apparecchi di registrazione.

Quindi rimuovere gli elettrodi. Infine, registra le informazioni demografiche del bambino e i dettagli sperimentali. Inserire questi dati in un database anonimo per l'archiviazione sicura e la consultazione futura.

Ripetere questa procedura nel campione richiesto di neonati nello studio. Per iniziare l'analisi dei dati EEG, in primo luogo, creare un'epoca EG di 1,7 secondi che corrisponda a ciascun controllo tattile e stimolazione della lancia e all'EEG di fondo. Queste epoche dovrebbero iniziare 0,6 secondi prima di ogni evento.

Il numero di epoche corrispondenti a ciascuna modalità dovrebbe essere la stessa linea di base, correggere l'epoca sottraendo il segnale medio di base. Quindi passa alto, filtrali a 0,1 hertz. Si consideri l'epoca registrata a CPZ o CZ per un'ulteriore analisi ed escludiamo le epoche che sono state contaminate da artefatti di movimento con una variazione di ampiezza superiore a 50, microvolt in meno di 50 millisecondi.

Ripetere l'operazione per tutte le registrazioni. Quindi, allineare le tracce registrate da ciascun neonato per correggere il jitter di latenza compreso tra 50 e 30 millisecondi. Post stimolazione.

Condurre l'analisi delle componenti principali in questo intervallo di tempo per identificare il potenziale tattile che è l'attività EEG correlata alla stimolazione tattile. Considera l'EPOCH come le variabili e i punti temporali. Le osservazioni.

Analisi delle componenti principali. Scompone le epoche EEG in forme d'onda di base, denominate componenti principali o PC, e rappresenta la variazione sistematica dell'ampiezza del segnale attraverso i punti temporali. Ora allinea le tracce per correggere il jitter di latenza tra 300 e 700 millisecondi dopo la stimolazione e conduci l'analisi dei componenti principali in questo intervallo di tempo Per l'analisi dei dati EMG, in primo luogo, calcola la radice quadrata media del segnale EMG nei primi 1000 millisecondi dopo la stimolazione per gli stimoli di controllo e lancia.

Quindi eseguire un test T sui valori quadratici medi per determinare il ritiro del riflesso spinale specifico nocicettivo. Qui vediamo la media generale a CZ ottenuta in tutti i tipi di stimolazione dopo l'allineamento tra 50 e 300 millisecondi. I componenti principali in grassetto rappresentano un potenziale sensoriale evocato sia dalla stimolazione tattile che da quella nociva perché i pesi di questo componente sono significativamente maggiori dopo la stimolazione tattile e nociva rispetto all'EEG di fondo.

Al contrario, la componente principale ottenuta tra 300 e 700 millisecondi dopo l'insorgenza dello stimolo rappresenta un potenziale specifico nocicettivo. Il peso di questo componente è significativamente maggiore dopo la stimolazione nociva rispetto alla stimolazione tattile e allo sfondo. Di seguito sono riportati alcuni esempi del potenziale sensoriale in blu a cz evocato dalla stimolazione tattile in tre neonati, e qui sono riportati esempi del potenziale nocicettivo specifico in verde a cz evocato da una lancia nociva in tre neonati.

Infine, qui vediamo un esempio di attività EMG in un neonato dopo la lancia del tallone nociva e la stimolazione tattile non nociva del tallone. La radice significa che l'attività EMG quadrata è significativamente maggiore dopo la stimolazione nociva rispetto a quella non nociva. Questa tecnica aprirà la strada nel campo delle neuroscienze ai ricercatori per comprendere lo sviluppo dell'elaborazione del dolore.