Medidas eletrofisiológicas e Análise de nocicepção em bebês humanos

O objetivo geral do seguinte experimento é registrar e caracterizar a atividade cerebral e medular específica à nocicepção em lactentes humanos. Isso é realizado utilizando técnicas de EEG e EMG para medir a atividade eletrofisiológica no sistema nervoso central. Após procedimentos nocivos clinicamente essenciais, o primeiro passo é garantir que sejam obtidos registros fisiológicos de alta qualidade dos lactentes quando expostos a estímulos táteis, nocivos experimentais e essenciais.

Em seguida, técnicas analíticas de pós-processamento precisam ser aplicadas aos dados para caracterizar os padrões de atividade evocados. Podem-se obter resultados que mostram que nenhuma atividade específica suscetível no cérebro e na medula espinhal pode ser registrada no cérebro de lactentes humanos. Este método nos ajudará a compreender como o sistema nervoso em desenvolvimento responde à estimulação nociva.

Para iniciar a preparação deste experimento, primeiramente prepare a pele do bebê e então posicione no mínimo 16 eletrodos descartáveis individuais de prata, cloreto de prata, em formato de copo, na cabeça. De acordo com o sistema modificado de colocação de eletrodos 10-20 internacional, utilize pasta condutiva de EEG para otimizar o acoplamento elétrico entre o eletrodo e a pele. Aqui pode-se observar um esquema da colocação dos eletrodos para gravações de EEG, modificado a partir do sistema internacional de colocação de eletrodos 10-20.

Utilize o FCZ como eletrodo de referência para a gravação. Utilize o mesmo eletrodo de terra para o ECG e o EEG. Posicione um eletrodo de terra no tórax ou na cabeça.

Em seguida, para preparar a gravação do ECG, prepare a pele e posicione os eletrodos de ECG nos lados esquerdo e direito do tórax. Amarre os cabos dos eletrodos juntos para minimizar interferências elétricas. Em seguida, coloque um transdutor de movimento no abdômen para medir a respiração.

O próximo passo é preparar a pele e posicionar os eletrodos de EMG no bíceps para ambas as pernas. Agora, coloque uma sonda de oxímetro de pulso no pé contralateral ao pé que será estimulado e certifique-se de que a sonda está fixada adequadamente. Verifique no monitor o sinal de EEG e confirme que a saturação de oxigênio e a frequência cardíaca estão sendo registradas sem perda de sinal.

Por fim, monte uma câmera sobre um tripé de forma a enquadrar o rosto do bebê para que as alterações na expressão facial possam ser registradas. Posicione um diodo emissor de luz (LED) dentro do campo de visão da câmera. O LED está ligado ao circuito de temporização, de modo que piscará quando a estimulação for apresentada, sincronizando assim a gravação de E-E-G-E-M-G e o vídeo.

Uma vez que a configuração esteja completa, inicie a coleta de dados. Comece a gravação em vídeo e, após o bebê estar acomodado, segure o pé como se fosse realizar uma punção no calcanhar e marque o evento nos registros de EEG e EMG. Esta época será usada para identificar uma seção do controle de fundo.

Em seguida, aplique estímulo tátil batendo levemente uma rolha de borracha contra o calcanhar. Estimule o pé que não está conectado ao oxímetro de pulso. Aqui, o estímulo tátil é marcado como evento por meio de uma rolha de borracha fixada a uma cabeça de impedância em um martelo de tendão, que é eletronicamente ligado ao equipamento de registro.

A gravação em vídeo é marcada por eventos através do flash do LED. Toques repetidos podem ser aplicados e o estímulo pode ser aplicado a diferentes regiões do corpo. Por exemplo, o ombro.

Agora aplique a estimulação controle girando o lancete em 90 graus e colocando-o contra o pé, de modo que, quando a lâmina com mola for liberada, ela não entre em contato com a pele. Após a atividade EEG se estabilizar, realize a punção clínica essencial no calcanhar de acordo com a prática clínica como um calcanhar. A punção não foi realizada no bebê filmado até este momento; o que é mostrado aqui é uma punção no calcanhar de um bebê diferente, com o tempo sincronizado à punção do calcanhar.

O furo deve ser realizado da mesma forma que foi feito para a estimulação controle após o furo no calcanhar; não aperte o pé por pelo menos 30 segundos para garantir que as respostas registradas sejam devidas exclusivamente ao furo. Após coletar a quantidade necessária de sangue, prepare as amostras para análise clínica. Salve os dados e desligue todos os equipamentos de gravação.

Em seguida, remova os eletrodos. Por fim, registre as informações demográficas do bebê e os detalhes do experimento. Insira esses dados em um banco de dados anonimizado para armazenamento seguro e referência futura.

Repita este procedimento na amostra necessária de lactentes no estudo. Para iniciar a análise dos dados de EEG, primeiro crie épocas de EG de 1,7 segundo que correspondam a cada estímulo de toque controle, estímulo de lancineta e ao EEG de fundo. Essas épocas devem começar 0,6 segundo antes de cada evento.

O número de épocas correspondentes a cada modalidade deve ser o mesmo período de linha de base; corrija a época subtraindo o sinal médio da linha de base. Em seguida, aplique um filtro passa-alta em 0,1 hertz. Considere a época registrada em CPZ ou CZ para análises posteriores e exclua épocas contaminadas por artefatos de movimento com uma alteração na amplitude superior a 50 microvolts em menos de 50 milissegundos.

Repita isso para todas as gravações. Em seguida, alinhe os traçados registrados de cada bebê para corrigir a variação de latência entre 50 e 30 milissegundos após a estimulação.

Realize uma análise de componentes principais neste intervalo de tempo para identificar o potencial tátil sendo a atividade de EEG relacionada à estimulação tátil. Considere a ÉPOCA como as variáveis e os pontos de tempo. As observações.

Análise de componentes principais. Decompõe os períodos de EEG em formas de onda básicas, denominadas componentes principais ou PCs, e representa a variação sistemática na amplitude do sinal ao longo dos pontos temporais. Agora, alinhe as curvas para corrigir a variação de latência entre 300 e 700 milissegundos após a estimulação e realize a análise de componentes principais neste intervalo de tempo. Para a análise dos dados de EMG, primeiramente, calcule a raiz quadrada média do sinal de EMG nos primeiros 1000 milissegundos após a estimulação para os estímulos controle e lance.

Em seguida, realize um teste T nos valores da raiz quadrada média para determinar o reflexo medular de retirada específico à nocicepção. Aqui observamos a média geral em CZ obtida em todos os tipos de estimulação após o alinhamento entre 50 e 300 milissegundos. As componentes principais em linha destacada representam um potencial sensorial evocado tanto pela estimulação tátil quanto pela nociva, pois os pesos dessa componente são significativamente maiores após a estimulação tátil e nociva em comparação com o eletroencefalograma de fundo.

Em contraste, o componente principal obtido entre 300 e 700 milissegundos após o início do estímulo representa um potencial específico nociceptivo. O peso desse componente é significativamente maior após a estimulação nociva em comparação com a estimulação tátil e o fundo. O EEG exibido mostra exemplos do potencial sensorial em azul no cz evocado pela estimulação tátil em três lactentes, e aqui estão exemplos do potencial específico nociceptivo em verde no cz evocado pela picada dolorosa em três lactentes.

Por fim, aqui vemos um exemplo de atividade de EMG em um lactente após punção dolorosa no calcanhar e estimulação tátil não dolorosa do calcanhar. A atividade de EMG calculada pela raiz quadrada média é significativamente maior após a estimulação dolorosa em comparação com a não dolorosa. Esta técnica abrirá caminho no campo da neurociência para que pesquisadores compreendam o desenvolvimento do processamento da dor.