新生児脳波に結合されたフラット先端プローブを用いた有害誘発脳活動の電気生理学的測定
2017年11月29日
非言語的患者の痛みの測定は困難です。本研究では客観的に有害な誘発脳波を検出するフラット先端プローブを用いた刺激における脳波計測記録と組み合わせています。
この電気生理学的測定の全体的な目標は、新生児の侵害受容を客観的に評価することです。この方法は、非言語的患者が痛みをどのように認識するか、さまざまな状態に応じて痛みがどのように異なるかなど、新生児分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、在胎週数34週から始まる正期産または後期早産で生まれた新生児に使用できることです。
この手法の意味は、非言語的患者の侵害受容の最初の客観的測定であるため、痛みの調査にまで及びます。一般的に、この方法に不慣れな人は、EEGの経験が必要なため、苦労します。この方法のアイデアを最初に思いついたのは、自発的に生まれた新生児と選択的帝王切開で生まれた新生児で分娩後に異なる痛みの反応を観察したときでした。
しかし、新生児集中治療室でも、赤ちゃんは非常に多くの潜在的に痛みを伴う処置にさらされています。鎮痛剤を飲んでいるときでも、彼らがどれだけ知覚しているかはわかりません。今では、彼らの有害な反応を客観的に測定することができます。
始める前に、赤ちゃんが静かで落ち着いていることを確認してください。赤ちゃんは眠っている可能性がありますが、動きのアーチファクトのために、録音中に吸う動きはありません。新生児の頭囲を巻尺で測定し、EEGキャップのサイズを定義します。
次に、ナシオンとイニオンの間の中間点と左右の耳介前点の間の中間点をスキンマーカーペンシルでマークすることにより、アクティブな電極位置を特定します。電極位置の概略図を以下に示します。右額の接地電極と左乳様突起の上の参照電極の位置を特定します。
皮膚消毒剤に浸した綿棒を使用して、3つの電極部位を洗浄します。次に、EEGプレッピングペーストで電極部位をそっとこすり洗いしてインピーダンスを下げ、電極を新生児の頭に取り付けたEEGキャップを配置します。次に、短いプラスチック針付きのシリンジを使用して、導電性のEEGゲルを電極に注入し、電極と頭皮の間の接触を最適化します。
次に、インピーダンスが50キロオーム未満であることを確認するには、インピーダンスメーターを電極に接続し、50キロオーム未満に設定します。インピーダンスが50キロオーム未満の場合、ライトは緑色に変わります。この後、電極をアンプに接続します。
新生児の表情を記録するためにカメラを配置します。次に、フラットチッププローブをEEG記録装置に固定されている接触トリガー装置に接続します。まず、新しい作業ファイルを選択します。
サンプリングレートを 2 、 000 ヘルツに設定します。ローカットオフフィルターを1ヘルツの周波数に設定します。ハイカットオフフィルターを70ヘルツに、ノッチフィルターを50ヘルツに設定します。
データを保存するスタディ名を選択します。脳波とビデオ録画を開始します。新生児の右手を水平に保持している間、背景の脳波活動を記録します。
脳波記録に手動で注釈を付けて、刺激が加えられず、乳児が休んでいる期間を記録します。バックグラウンドEEGが安定したら、新生児の右手に必要な量のフラットチッププローブ刺激を投与します。先端が曲がらず、正しい力が加えられるように、フラットチッププローブを新生児の手に垂直に使用するように注意してください。
フラットチッププローブが皮膚の公称力に達すると、接触トリガーデバイスによってトリガー信号が生成されます。この信号は、EEG記録にトリガーマークを付けたコンピューターに送信されます。刺激が投与された後、すべての録音を停止し、実験設定の詳細を文書化します。
乳児の頭の電極を外した後、濡れたタオルで頭皮をきれいにし、残留物を取り除きます。32ミリニュートンのフラットチッププローブ刺激を1人の患者の右手に適用しました。影付きの領域は、刺激の200〜500ミリ秒後に発生する関心のある時間枠を示しています。
1回の刺激の後、刺激開始後約300ミリ秒で有害誘発反応が見られます。250ミリ秒の原理ピークは矢印で示されています。このトレースは、同じ患者に32ミリニュートンの力で50回の刺激を加えた場合の平均応答を示しています。
有害誘発電位は、より多くの刺激が加えられるとより明確になることに注意してください。Woody フィルタリングを使用して、レスポンスのレイテンシーのわずかな変動を調整できます。赤で示されている事前定義されたテンプレートは、有害誘発反応の大きさを計算するためにEEGに投影されます。
このテクニックを習得すると、適切に実行すれば15分で完了します。この手順を試みるときは、乳児が落ち着くまで刺激を加えるのを待つことを忘れないでください。このビデオを見た後、ベッドサイドで侵害受容を客観的に測定する方法をよく理解しているはずです。
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概要
本研究は、有害刺激と組み合わせたEEG記録を用いることで、非言語患者、特に新生児における侵害受容を客観的に評価することを目的としています。この手法により、これらの患者が異なる条件下でどのように痛みを感じるかについての知見が得られます。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 疼痛知覚
- 電気生理学
背景
- 非言語患者における痛みの測定は困難です。
- 新生児における痛みへの反応を理解することは、新生児ケアにおいて極めて重要です。
- この手法は、正期産または後期早産で生まれた新生児に適用可能です。
- これまでの観察により、分娩方法によって痛みへの反応が異なることが示されています。
研究目的
- 非言語患者における侵害受容の客観的な測定法を開発すること。
- さまざまな条件下で痛みの知覚がどのように異なるかを調査すること。
- 新生児における痛み反応への理解を深めること。
使用した方法
- 脳活動を測定するためのEEG記録。
- 有害反応を誘発するためのフラットチッププローブを用いた刺激。
- 在胎34週から開始する方法の適用。
- 異なる新生児出産のシナリオにおける痛みの反応の比較。
主な結果
- 本手法により、非言語的な患者における侵害受容の初の客観的な測定が可能になります。
- 出生方法に基づいた新生児の異なる疼痛反応が観察されました。
- この手法は、幅広い新生児患者に適用可能です。
- 効果的に実施するためには、EEGに関する経験が必要です。
結論
- この手法は、非言語的な患者の疼痛評価における重要な進歩を象徴するものです。
- これにより、新生児の疼痛知覚に関するさらなる研究への道が開かれます。
- 侵害受容を理解することは、新生児ケアの実践を改善することにつながります。
よくある質問
産業界における重要性
非言語の新生児患者における痛覚の客観的な測定は、前臨床段階の鎮痛薬開発における極めて重要な課題を解決し、行動学的指標に頼ることなく中枢性の疼痛処理を直接的に評価することを可能にします。この電気生理学的アプローチは、有害刺激誘発性の脳活動という定量可能で再現性のあるバイオマーカーを提供することで、鎮痛薬候補のメカニズム的なリスク低減を支援します。在胎34週から適用可能なこの手法は、新生児疼痛モデルの検証および鎮痛効果のスクリーニングにおいて、早期のトランスレーショナルな連続性を促進します。
バイオファーマ研究開発における戦略的応用
初期発見およびターゲットバリデーション
- 科学的価値： 中枢性疼痛経路の活性化を直接的に読み取る指標として、皮質痛覚反応を測定することで、治療仮説の検証を可能にする。
- 運用的価値： フラットチッププローブによる刺激を通じて、標準化され再現性のある侵害誘発電位を提供し、ターゲット検証アッセイにおけるばらつきを低減する。
- 予測的価値： 一貫したEEGベースの痛覚指標を用いて、化合物間の鎮痛効果を客観的に比較することを可能にし、リード化合物の同定を支援する。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- アッセイの準備状況： 刺激後300 msにおけるピーク振幅などの定量的な従属変数測定を生成し、鎮痛候補物質の用量反応特性の評価を可能にします。
- 再現性： 試行間で一貫した信号取得を確実にするために、50 kΩ未満のインピーダンスと、固定された刺激パラメータ（32 mNの力、垂直方向への適用）が必要です。
- スケーラビリティ： 1セッションあたり約15分でプロトコルが完了するため、自動刺激投与およびEEG収集システムと統合することで、ハイスループットスクリーニングへの対応が可能です。
トランスレーショナル・前臨床研究
- 疾患関連システム： 在胎34週以上の乳児におけるヒト新生児の侵害受容をモデル化しており、周産期鎮痛剤開発におけるトランスレーショナルな忠実性を提供します。
- 前臨床の継続性： 誘発電位の成熟を追跡することで、創薬から前臨床検証に至るまで、侵害受容の軌跡の縦断的な評価を可能にします。
- リスク調整済み進展： 非言語モデルにおいて限界があることが知られている間接的な生理学的または行動的な疼痛指標への依存を減らし、客観的な侵害受容指標によってgo/no-go判断を導きます。
パイプラインおよびワークフローの統合
本手法は、初期探索から前臨床までの連続的なプロセスに適合し、ターゲットエンゲージメントを確認するための探索生物学ツールとして、また新生児に関連する系における鎮痛効果評価のためのトランスレーショナルな架け橋として機能します。
- 探索生物学： 有害刺激誘発性皮質反応を経路調節の機能的バイオマーカーとして測定することにより、鎮痛標的の仮説検証を支援します。
- スクリーニング： アッセイ標準化された定量的EEG出力（例：テンプレート投影による誘発電位の大きさ）を提供し、化合物間の比較およびヒットからリードへの最適化を可能にします。
- アナリティクス： 一貫した定量的な読み取りを確保するため、あらかじめ定義された時間ロック解析ウィンドウ（刺激後200–500 ms）と、レイテンシ調整のためのWoodyフィルタリングを必要とします。
- トランスレーショナルリサーチ： 在胎週数に合わせた適用性を通じて前臨床の連続性を確保し、新生児モデルからの鎮痛効果を臨床的な疼痛評価へと外挿することを可能にします。
- 企業の再利用： 鎮痛薬のクラスを横断して侵害受容評価に利用可能な電生理学的プラットフォームを確立し、新生児疼痛プログラムにおける冗長なアッセイ開発を削減します。
運用および企業への影響
- 科学的価値： 痛み評価における末梢性または行動的な攪乱変数から中枢の侵害受容処理を分離することで、メカニズム的なリスク低減を実現する。
- 運用上の価値： 標準化された刺激提示（フラットチッププローブ、接触トリガー）およびEEG前処理（インピーダンス <50 kΩ、ゲルの注入、部位準備）により、再現性を確保する。
- 戦略的価値： 中枢神経系への関与に基づき、鎮痛剤候補に関する客観的なGo/No-go判断を早期に行うことで、資本効率を向上させる。
- ポートフォリオへの影響： 疾患に関連する新生児侵害受容システムにおいて標的変調効率を定量化することで、リスク調整後の優先順位付けを支援する。
実施上の検討事項
- EEG電極の配置、インピーダンス監視、および新生児の信号アーチファクト（吸啜動作の除外など）の軽減に関する専門知識が必要です。
- プロトコルで指定されている、サンプリング周波数 2000 Hz、バンドパスフィルタ 1–70 Hz、および 50 Hz ノッチフィルタを備えたEEGアンプに依存します。
- 刺激提示（32 mNでの垂直フラットチッププローブの使用）およびEEG収集とのトリガー同期について、チーム間での標準化が必要です。
- 適応上の検討事項として、有害刺激誘発電位の検出可能性を維持しつつ、年齢依存的な皮膚の厚さに合わせて刺激強度を調整することが含まれます。
- 実用的制限：乳児の体動によるアーチファクトがあるため、記録中は安静または睡眠状態でなければならず、興奮した新生児におけるスループットが制限されます。
