Name: Electrophysiological 측정과 인간 유아의 Nociception 분석 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-20T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: 학습하세요 인간 유아의 통각 뇌와 척수 활동을 EEG 및 EMG 기법으로 기록하고 분석하는 방법을. 이 연구는 발달 중인 신경계가 해로운 자극에 어떻게 반응하는지 이해하는 데 도움을 줍니다.

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이 작품은 Wellcome 신탁에 의해 투자되었다.

어떤 연구는 유아 '윤리 승인을 실시하고 서면 통지하기 전에 부모의 동의가 추구되어야합니다. 본 연구 윤리 승인에는 대학 병원 윤리위원회로부터 얻은 것입니다 그리고 부모의 동의를 서면으로 통보하는 것은 각 절차 이전에 얻은 것입니다. 이 연구는 헬싱키 선언과 좋은 임상 실습 지침이 정한 기준에 맞췄나. 1. 데이터 수집 - 설정 <ol><li> 피부가 10-20 전극 배치 시스템 (그림 1A)에 따라 준비 후 아기의 머리에 16 개인 일회용 EEG 자세 / AgCl 컵 전극의 최소 배치합니다. 보다 포괄적인 범위가 내장된 전극과 EEG 모자를 사용하여 얻을 수 있습니다. EEG 모자의 사용은 프로세스 속도를 높이고 중단, 전극은 머리에 뚜껑을 배치하기 전에 유도 젤과 함께 준비하고 있습니다 특히 같이 있습니다. 일회용 EEG 전극의 응용 프로그램이 필요합니다더 많은 시간과 기술, 더 나은 기록에 있지만 일반적으로 발생합니다. 유아에 대한 접근이 제한되어있는 경우 전극의 수를 줄이는 것을 고려하지만, 항상 (CZ, CPz 및 FCz) 중간선에 전극을 사용합니다. 레코딩을위한 참조 전극으로 FCz를 사용합니다. </li><li> 전극 / 피부 전기 커플링을 최적화하기 위해 EEG 전도성 페이스트를 사용합니다. </li><li> 대신에 그들을 막을 수있는 전극을 통해 탄성 그물을 넣으십시오. </li><li> 전극은 전기 간섭을 최소화하기 위해 함께 리드 타이. </li><li> 가슴이나 머리에 접지 전극을 삽입합니다. </li><li> 피부가 (그림 1B) 준비 후 두 다리의 알통 femoris에 EMG 전극을 삽입합니다. </li><li> 피부가 (가슴의 왼쪽 한 전극, 오른쪽에 하나 EEG에 대한 동일한 접지 전극을 사용하는) 준비 후 신체에 ECG 활동 장소 리드 1 ECG 전극을 기록합니다. </li><li> 호흡을 측정하는 복부에 운동 변환기를 배치합니다. </li><li> 도보로 펄스 산소 농도계 프로브를 소산소 포화도와 심장 박동수를 측정합니다. 탐사선이이 자리에와 연속 신호 dropouts없이 기록된 것을 확보되어 있는지 확인합니다. 산소 농도계 프로브는 자극하려는 기슭에 contralateral있는 도보에 배치해야합니다. </li><li> 얼굴 표정에 변화가 기록될 수 있도록 유아의 얼굴을 프레임에 삼각대 마운트 캠코더를 설정합니다. </li><li> 카메라 프레임에 발광 다이오드 (LED)를 배치합니다. 자극이 EEG, EMG 및 비디오 녹화를 동기화하기 위해 제공됩니다 때 플래시 수 있도록 LED는 타이밍 회로에 연결되어 있습니다. </li></ol> 2. 데이터 수집 - 녹음 <ol><li> 비디오 녹화를 시작합니다. </li><li> 펄스 oximetry 녹화를 시작합니다. </li><li> EMG 녹음 / EEG 시작합니다. </li><li> 아기가 해결될 때까지 기다리십시오. </li><li> 뒤꿈치 랜스와 수동으로 이벤트 표시 EEG와 EMG 녹음을 수행하는 경우로 다리를 잡아. 이 시대는 뇌파 제어 배경 섹션을 식별하는 데 사용됩니다그리고 EMG. </li><li> 가볍게 뒤꿈치의 표면에 대한 힘줄 망치의 팔에에 연결된 고무 마개를 감청하여 터치 자극을 적용합니다. 펄스 산소 농도계에 첨부되지 않은 발을 자극. 아기가 자극되면 뇌파 / EMG 및 비디오 녹음 자극이 일어나면, 녹음의 시간을 파악하기 위해 이벤트 표시해야합니다. 터치 자극이 될 수있는 이벤트 표시된 전자 기록 장비에 자극기를 연결하는 힘줄이 망치로 임피던스 머리를 첨부하여. 동영상 녹화가 LED 플래시에서 이벤트 표시됩니다. 반복 만지는를 적용할 수 있으며 자극이 신체의 다른 지역에 적용할 수있는, 어깨를 즉 </li><li> 용수철 블레이드가 발표되었을 때 이것은 피부에 접촉하지 않도록 90도로 절개를 회전하고 발에 대해 그것을 배치하여 비 유해 제어 자극을 적용합니다. 이 이벤트는 t의 상단 표면에 부착된 가속도계를 사용하여 시간을 잠금 수그는 랜스. 가속도계는 블레이드가 출시되었을 때 발생하는 진동을 감지합니다. </li><li> 신생아 단위에서 임상 연습에 따라 임상적으로 중요하지 뒤꿈치 랜스를 수행합니다. EEG 활동 뒤꿈치 랜스 일을하기 전에 해결될 때까지 기다리십시오. 뒤꿈치 랜스의 시간 잠금이 제어 자극에 대해 같은 방식으로 수행할 수 있습니다. 뒤꿈치 랜스 다음, 기록된 응답 랜스에 전적으로 인한되는 것을 보장하기 위해 최소한 30 초 동안 발을 짜내하지 않습니다. </li><li> 혈액의 필요 수량 수집 있는지 확인하고 임상 분석을위한 샘플을 준비합니다. </li><li> 데이터를 저장하고 모든 레코딩을 중지합니다. </li><li> 유아의 인구 통계 학적 정보와 실험 내용 및 입력들을 안전하게 저장하고 나중에 참조할 수 있도록 데이터베이스에 기록합니다. </li><li> 유아의 필수 예제에서이 절차를 반복합니다. 이 예제에서 유아의 수를 = 23. </li></ol> 3. EEG 데이터 분석 <ol><li> 각 터치, 제어 및 랜스 자극과 배경 뇌파에 해당하는 1.7 초 EEG epochs를 만듭니다. Epochs는 각 이벤트 전에 0.6 초 시작합니다. 각 양상에 해당하는 epochs의 수는 동일해야합니다. </li><li> 기준은 평균 기준 신호와 높은 패스 0.1 Hz에서에서 그들을 필터를 빼서하여 epochs를 해결하십시오. </li><li> 자세한 분석을 위해 CPz 또는 CZ에 기록된 epochs을 고려하여 운동 인위에 의해 오염된되었습니다 epochs을 제외할 수 있습니다. 운동의 인위는 50ms 이하의 50μV보다 큰 진폭의 변화로 정의됩니다. </li><li> 촉각 가능성 (즉, 뇌파 활동이 촉각 자극에 관한)를 식별 50 ​​300 MS 게시물 자극 및 수행 주요 구성 요소 분석 (PCA) 사이의 시간 간격에서 지터 지연에 대한 정확한로 흔적을 맞춥니다. 변수로 epochs을 고려하여 시간이 관찰 가리 킵니다. PCA 기본 파형으로 EEG epochs를 분해, 주요 구성 요소 (칭했다그리고 PC는) 시간이 포인트를 통해 신호의 진폭에 체계적인 변화를 나타냅니다. </li><li> 촉각 잠재력을 대표하는 PC를 확인하기 위해 처음 2 PC의 각각의 가중치에 분산 편도 분석 (ANOVA)를 실행합니다. 이것은 그의 무게되었습니다 상당히 큰 다음과 촉각 자극 뇌파 배경에 비해 PC 것입니다. </li><li> 300 700 MS 게시물 자극이 시간 간격으로 PCA를 수행 사이의 지연 지터에 대한 해결 흔적을 맞춥니다. </li><li> nociceptive 특정 잠재력을 대표하는 PC를 확인하기 위해 처음 2 PC의 각각의 가중치에 대한 단방향 ANOVA를 실행합니다. 이것은 그의 무게되었습니다 상당히 큰 다음과 같은 유해 자극 촉각 자극과 배경 EEG에 비해 PC 것입니다. </li></ol> 4. EMG 데이터 분석 <ol><li> 계산 루트 의미 평방 제어 및 랜스 자극에 대한 첫 번째 1000 MS 게시물 자극의 EMG 신호의 (RMS). </li><li> 에서 T - 테스트를 수행RMS는 nociceptive 특정 척수 반사 철회를 결정하는 값. </li></ol> 5. 대표 결과 <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig1.jpg"> <st femoris emg .><img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig2.jpg"> . 그림 2 (A) CZ에서 감각 가능성의 예 3 유아의 감각으로 evoked, (B) CZ에서 nociceptive 특정 잠재력의 예로 3 유아에 유해 랜스에 의해 evoked. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig3.jpg"> 그림 3. CZ에 자극 양상에있는 PC의 가중치 (± SEM을 의미)의 의존. 자극 발병 후 50-300 MS 사이에서 얻은 PC는 촉각 잠재력을 대표하고 자극 발병 후 300-700 MS 사이에 얻은 PC는 nociceptive 특정 잠재력을 나타냅니다. PC에 (굵은 선)은 그랜드 평균을 입혔다 아르개별 흔적이 명시된 시간 간격으로 정렬 나서 모든 자극 유형 (배경 뇌파, 터치, 유해 랜스)를 통해 획득. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig4.jpg"> 그림 4. 이후에 유아의 EMG 활동 (A) 예 (I) 유해 뒤꿈치 랜스와 뒤꿈치의 (2) 터치. (B) 평균 (± SE) EMG 유해 뒤꿈치가 아닌 유해 터치 자극 후 유아의 루트 - 그러니까 평방 EMG 활동. </st>

<ol><li>Fitzgerald, M., Walker, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Infant+pain+management%3A+a+developmental+neurobiological+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Clin.+Pract.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Infant pain management: a developmental neurobiological approach.</a> Nat. Clin. Pract. Neurol. 5 (1), 35-35 (2009).</li>
<li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oral+sucrose+as+an+analgesic+drug+for+procedural+pain+in+newborn+infants%3A+a+randomised+controlled+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Oral sucrose as an analgesic drug for procedural pain in newborn infants: a randomised controlled trial.</a> Lancet. 376 (9748), 1225-1225 (2010).</li>
<li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evoked+potentials+generated+by+noxious+stimulation+in+the+human+infant+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Pain%22%5BJournal%5D)">Evoked potentials generated by noxious stimulation in the human infant brain.</a> Eur. J. Pain. 14 (3), 321-321 (2010).</li>
<li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Premature+infants+display+increased+noxious-evoked+neuronal+activity+in+the+brain+compared+to+healthy+age-matched+term-born+infants%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Premature infants display increased noxious-evoked neuronal activity in the brain compared to healthy age-matched term-born infants.</a> Neuroimage. 52 (2), 583-583 (2010).</li>
</ol>

저자들은 공개 아무것도 없다는 것을 선언합니다.

이 동영상은 촉각과 유해 자극에 의​​해 evoked electrophysiological 응답, EEG 및 EMG 녹음을 사용하여 인간의 유아에 특성화 수있는 방법을 보여줍니다. 이러한 유형의 연구는 인간의 고통 처리의 개발과 소성을 이해하는 데 도움이, 그리고 유아 통증이 1, 2의 향상된 임상 평가와 치료로 이어질 것입니다. 이 실험의 성공은 종합 팀의 긴밀한 협력이 필요합니다. 전문성은 neonatology, 임상 neurophysiology, 생체 공학 발달 신경 과학 분야에서 필요합니다. 그것은이 실험이 실시 때 유아의주의가 가장 높은 우선 순위를 바로 잡을 것 중요합니다. 뒤꿈치 랜스을 수행 연구 간호 사나 의사가 아기의 웰빙에 대한 책임을 가지고 있으며, 실험이 임상 연습에 따라 수행되도록해야합니다. 병원 윤리위원회와 writte의 승인N 부모의 동의는이 연구를 수행하기 위해 필요합니다. 뒤꿈치 랜스는 임상 - 필수 이벤트이며 연구의 목적으로 반복 수 없습니다. 이것은 녹음이 임상 실습 3, 4에 방해가되지 않는 안정적이고 강력한 방식으로 수집되는 것을 따라서 중요합니다. 특히, 그것은 시간 고정하는 데 사용되는 방법은 자극이 신뢰할 수 있으며, 임상 혈액 컬렉션을 방해하지 않는 것이 중요합니다. 그것이 기록된 활동에 특별히 유해 이벤트와 유아의 치료 2의 다른 측면에 의해 evoked 아니라는 것을 확인할하는 것이 중요합니다 같은 유아 고통의 모든 조치는 반드시 간접 있습니다. 이것은 데이터의주의 기술 설계 및 후처리를 통해 얻을 수 있습니다.

electrophysiological 측정과 인간 유아의 nociception 분석

Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants

고통은 불쾌한 감각적, 정서적 경험이다. 유아는 구두로 자신의 경험을보고 수 없기 때문에, 통증 평가의 현재 방법은 같은 얼굴 표정에 눈물, 신체 움직임이나 변화 행동과 생리적 신체 반응에 기초하고 있습니다. 이러한 조치 유아 유해 자극을 다음과 같은 반응을 마운트 것을 보여주지만, 그들은 제한되어 있습니다 : 그들이 안정적으로 두뇌의 중앙 처리 감각에 연결되지 않을 수 있습니다 subcortical 체세포와 자율 운동 경로의 활성화를 기반으로합니다. 중추 신경계는 유해 이벤트에 응답하는 방법의 지식은 nociceptive 정보와 고통 신생아에서 처리하는 방법에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 입원 유아의 혈액을 추출하는 데 사용 발뒤꿈치 절개 절차를 찾다가 고통을 공부하는 독특한 기회를 제공합니다. 이 비디오에서 우리는 electroencephalography (EEG)와 electromyography (EMG)는이 절차 CA 시간 - 잠금 방법을 설명합니다N은 두뇌 및 척수에 nociceptive 활동을 조사하는 데 사용됩니다. 유아 통증의 측정이 통합 방식은 효과적이고 중요한 임상 측정 도구에 대한 방법을 포장하는 잠재력이있다.

유아는 구두로 자신의 경험을보고 수 없기 때문에 유아의 고통의 평가 및 치료 어렵습니다. 이 비디오에서 우리는 양적 electrophysiological 방법과 유아의 신경 시스템에서 유해 이벤트에 대한 응답을 측정하는 데 사용할 수있는 분석 기법을 설명합니다.

Electrophysiological 측정과 인간 유아의 Nociception 분석

통증은 불쾌한 감각적 및 정서적 경험입니다. 영아는 자신의 경험을 말로 보고할 수 없으므로, 현재의 통증 평가 방법은...

다음 실험의 전반적인 목적은 인간 영아의 통각 특이적 뇌 및 척수 활동을 기록하고 특성화하는 것입니다. 이는 EEG 및 EMG 기법을 사용하여 중추신경계의 전기생리학적 활동을 측정함으로써 달성됩니다. 임상적으로 필수적인 유해 처치에 앞서, 첫 번째 단계는 영아가 실험적, 촉각적 및 필수적인 유해 자극을 경험할 때 영아로부터 고품질의 생리학적 기록을 얻는 것을 보장하는 것입니다.다음으로, 유발된 활동 패턴을 특성화하기 위해 데이터에 사후 처리 분석 기술을 적용해야 합니다. 이를 통해 인간 영아의 뇌에서 감수성 있는 특정 뇌 및 척수 활동이 기록되지 않는다는 결과를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 발달 중인 신경계가 유해 자극에 어떻게 반응하는지 이해하는 데 도움이 될 것입니다.이 실험의 준비를 시작하려면, 먼저 영아의 피부를 전처치한 다음 머리에 최소 16개의 일회용 EEG 은-염화은 컵 전극을 배치하십시오. 수정된 국제 10-20 전극 배치 시스템에 따라, EEG 전도성 페이스트를 사용하여 전극과 피부 사이의 전기적 결합을 최적화하십시오. 여기 국제 10-20 전극 배치 시스템을 수정하여 EEG 기록을 위한 전극 배치 도식도를 확인할 수 있습니다.기록 시 FCZ를 참조 전극으로 사용하십시오. ECG와 EEG에 동일한 접지 전극을 사용하십시오. 접지 전극을 가슴 또는 머리에 부착하십시오.그 다음, ECG 기록을 설정하기 위해 피부를 전처리하고 흉부 좌우측에 ECG 전극을 부착합니다. 전기적 간섭을 최소화하기 위해 전극 리드선을 함께 묶습니다. 다음으로, 호흡을 측정하기 위해 복부에 움직임 트랜스듀서를 배치합니다.다음 단계는 피부를 준비하고 양쪽 다리의 이두근에 EMG 전극을 부착하는 것입니다. 이제 자극을 줄 발의 반대편 발에 펄스 옥시미터 프로브를 부착하고, 프로브가 제자리에 잘 고정되었는지 확인하십시오. 모니터에서 EEG 신호를 확인하고, 산소 포화도와 심박수가 신호 누락 없이 기록되고 있는지 확인하십시오.마지막으로, 영아의 얼굴 표정 변화를 기록할 수 있도록 얼굴이 화면에 들어오게 캠코더를 삼각대에 설치합니다. 카메라 프레임 안에 발광 다이오드 LED를 배치합니다. LED는 타이밍 회로와 연결되어 있어 자극이 제시될 때 깜빡이며, 이를 통해 E-E-G-E-M-G 및 비디오 녹화를 동기화합니다.설정이 완료되면 데이터 수집을 시작합니다. 비디오 녹화를 시작하고 영아가 진정되면, 발뒤꿈치 천자(heel lance)를 수행하는 것처럼 발을 잡고 EEG 및 EMG 기록에 이벤트 마크를 표시합니다. 이 에포크(epoch)는 배경 대조군 구간을 식별하는 데 사용됩니다.다음으로, 고무 마개를 발뒤꿈치에 가볍게 쳐서 촉각 자극을 줍니다. 펄스 옥시미터가 부착되지 않은 쪽의 발을 자극하십시오. 여기에서 촉각 자극은 기록 장치와 전자적으로 연결된 텐던 해머(tendon hammer)의 임피던스 헤드에 부착된 고무 마개를 사용하여 이벤트 마킹됩니다.비디오 녹화는 LED 플래시로 이벤트 표시가 됩니다. 반복적인 터치를 적용할 수 있으며, 자극은 어깨와 같이 신체의 서로 다른 부위에 적용할 수 있습니다.이제 란셋을 90도 회전시켜 스프링으로 작동되는 날이 방출될 때 피부에 닿지 않도록 발에 밀착시켜 대조 자극을 가합니다. EEG 활동이 안정된 후, 임상 관행에 따라 임상적으로 필수적인 발꿈치 천자를 수행합니다. 지금까지 촬영된 영아에게는 발꿈치 천자를 수행하지 않았으며, 여기에서 보여주는 것은 다른 영아의 발꿈치 천자 시점 동기화 장면입니다.란스(Lance)는 대조군 자극과 동일하게 수행해야 하며, 발꿈치 란스 이후에는 기록된 반응이 오직 란스에 의한 것임을 보장하기 위해 최소 30초 동안 발을 짜지 마십시오. 필요한 양의 혈액을 채취한 후, 임상 분석을 위해 시료를 준비하십시오. 데이터를 저장하고 모든 기록 장비를 정지하십시오.그런 다음 전극을 제거합니다. 마지막으로, 영아의 인구통계학적 정보와 실험 세부 사항을 기록합니다. 이 데이터를 익명화된 데이터베이스에 입력하여 안전하게 저장하고 향후 참조할 수 있도록 합니다.연구에 필요한 영아 표본에 대해 이 절차를 반복하십시오. EEG 데이터 분석을 시작하려면, 먼저 각 터치 대조군, 란스 자극 및 배경 EEG에 해당하는 1.7초의 EG epoch를 생성하십시오. 이러한 epoch는 각 이벤트 시작 0.6초 전부터 시작되어야 합니다.각 모달리티에 해당하는 에포크(epoch)의 수는 동일한 베이스라인이어야 하며, 평균 베이스라인 신호를 차감하여 에포크를 보정합니다. 그다음 0.1 hertz에서 하이패스 필터링을 수행합니다. 추가 분석을 위해 CPZ 또는 CZ에서 기록된 에포크를 고려하고, 50 milliseconds 미만에서 진폭 변화가 50 microvolts보다 큰 움직임 아티팩트가 포함된 에포크는 제외합니다.모든 기록에 대해 이 과정을 반복하십시오. 다음으로, 자극 후 50에서 30 밀리초 사이의 지연 지터(latency jitter)를 보정하기 위해 각 영아로부터 기록된 트레이스들을 정렬하십시오.이 시간 간격 내에서 주성분 분석을 수행하여 촉각 자극과 관련된 EEG 활동인 촉각 전위를 식별합니다. EPOCH를 변수로, 시간 지점을 관측치로 간주하십시오.주성분 분석(Principal component analysis). EEG 에포크(epoch)를 주성분(principal components, PC)이라고 불리는 기본 파형으로 분해하며, 시간 지점에 따른 신호 진폭의 체계적인 변동을 나타냅니다. 이제 자극 후 300~700밀리초 사이의 잠복기 지터(latency jitter)를 보정하기 위해 트레이스(trace)를 정렬하고, 이 시간 간격 내에서 주성분 분석을 수행합니다. EMG 데이터 분석의 경우, 먼저 대조 자극과 창 자극에 대해 자극 후 처음 1000밀리초 동안의 EMG 신호의 제곱 평균 제곱근(root mean square)을 계산합니다.그런 다음, 척수 반사 회피의 통각 특이성을 결정하기 위해 제곱 평균 제곱근 값에 대해 T-검정을 수행합니다. 여기서는 50~300ms 사이의 정렬 후 모든 자극 유형에서 얻은 CZ의 총 평균을 볼 수 있습니다. 굵은 선으로 표시된 주성분은 촉각 및 유해 자극 모두에 의해 유발된 감각 전위를 나타내는데, 이는 이 성분의 가중치가 배경 EEG에 비해 촉각 및 유해 자극 이후에 유의하게 더 크기 때문입니다.반면에, 자극 시작 후 300에서 700 밀리초 사이에 얻어지는 주성분은 통각 특이 전위를 나타냅니다. 이 성분의 가중치는 촉각 자극 및 배경에 비해 유해 자극 후에 유의미하게 더 큽니다. EEG의 이 예시들은 세 명의 영아에서 촉각 자극에 의해 유발된 cz에서의 감각 전위(파란색)이며, 여기 예시들은 세 명의 영아에서 유해 란스 자극에 의해 유발된 cz에서의 통각 특이 전위(녹색)입니다.마지막으로, 유해한 발뒤꿈치 란셋 자극과 유해하지 않은 발뒤꿈치 접촉 자극 후 영아에게서 나타나는 EMG 활성도 사례를 보겠습니다. RMS(root mean square) EMG 활성도는 유해하지 않은 자극에 비해 유해한 자극 후에 유의하게 더 크게 나타납니다. 이 기술은 연구자들이 통증 처리 과정의 발달을 이해할 수 있도록 신경과학 분야의 길을 열어줄 것입니다.

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