Gli autori desidera ringraziare Caroline Hartley e Rebeccah Slater (dipartimento di pediatria, Università di Oxford, UK) per la revisione critica la nostra carta e Walter Magerl (dipartimento di neurofisiologia, centro di biomedicina e tecnologia medica Mannheim (CBTM), Università di Heidelberg, Germania) per averci sostenuto con attrezzature tecniche e la conoscenza.

Lo studio è stato approvato del competente comitato etico della Svizzera nordoccidentale (EKNZ 2015-079) e informato consenso scritto dei genitori per il partecipante è stato ottenuto prima della misurazione.
1. preparazione
<ol><li>Assicurarsi che il bambino è depositato. Dovrebbe essere tranquillo e costante, senza succhiare movimenti durante la registrazione a causa di artefatti di movimento. Il bambino può essere addormentato9.</li>
	<li>Misurare la circonferenza della testa del neonato con un nastro di misurazione per definire le dimensioni della PAC EEG.</li>
	<li>Identificare la posizione di elettrodo attivo: Cz / punto di posizione di vertice contrassegnando il punto di mezzo tra nasion e inion e il punto di mezzo tra il preaurical destro e sinistro con una matita di marcatore di pelle. Per il posizionamento degli elettrodi Vedi anche Figura 1.</li>
	<li>Identificare le posizioni di elettrodo di terra: fronte di destra (Fp2) e l'elettrodo di riferimento: mastoide sinistro (A1).</li>
	<li>Pulire i siti di elettrodo (Cz, Fp2 e A1) con disinfettante con un batuffolo di cotone. In caso di un sacco di capelli, separare i capelli per visualizzare il cuoio capelluto.</li>
	<li>Pulire delicatamente i siti elettrodo con EEG durante la preparazione pasta, utilizzando un tampone di cotone, per abbassare l'impedenza.</li>
	<li>Posizionare il tappo di EEG con elettrodi fissati sulla testa del neonato.</li>
	<li>Iniettare il gel conduttivo EEG gli elettrodi usando una siringa con un ago di plastica corto per ottimizzare il contatto tra gli elettrodi e il cuoio capelluto.</li>
	<li>Regolare gli elettrodi fino a quando l'impedenza è inferiore a 50 kΩ come descritto nelle raccomandazioni del produttore e in linee guida pubblicate12.</li>
	<li>Posizionare una videocamera per registrare le espressioni facciali di neonato.</li>
	<li>Collegare la sonda di piatto-punta per il dispositivo di innesco a contatto, che è fissato al dispositivo di registrazione EEG. Quando la sonda piatto-punta raggiunge la forza nominale sulla pelle, viene generato un segnale di trigger dal dispositivo di innesco a contatto. Questo segnale viene inviato al computer, tagging EEG registrazione con un segno di trigger.</li>
</ol>2. misurazione
<ol><li>Selezionare un nome di studio per memorizzare i dati.</li>
	<li>
Aggiungere filtri passa banda online:
	<ol>
<li>Filtri di visualizzazione: Filtro low cut-off: frequenza: 1Hz Alto filtro cutoff: frequenza: 70 Hz Filtro notch: 50 Hz Frequenza di campionamento: 2000 Hz</li>
	</ol>
</li>
	<li>Avviare la registrazione video e EEG.</li>
	<li>Tenere la mano destra di neonato in posizione orizzontale. Lo stimolo può essere applicato anche su un sito diverso, ad esempio il piede, che si tradurrà in latenza più lunga rispetto dalla mano, per vedere dettagli 3,7.</li>
	<li>Primo record sfondo attività EEG. Mentre è tenuto in mano di neonato, annotare la registrazione EEG manualmente per registrare i periodi in cui non vengono applicati stimoli e l'infante è a riposo.</li>
	<li>Condurre la quantità necessaria di stimoli piatto-punta sonda secondo il disegno dello studio sulla mano destra di neonato. Nel nostro disegno sperimentale, impostare il numero di stimoli piatto-punta sonda a 50. Prestare attenzione a utilizzare la sonda piatto-punta perpendicolarmente alla mano di neonato, così non si piega la punta e la corretta forza è applicata. Eseguire gli stimoli di piatto-punta sonda usando un minimo di 2 a 3 s intervallo Inter-stimolo (ISI)6 per evitare la sommatoria.</li>
	<li>Interrompere tutte le registrazioni.</li>
	<li>Documentare i dettagli di impostazione sperimentale.</li>
</ol>3. analisi dei dati
<ol><li>Filtrare i dati grezzi di EEG offline utilizzando un filtro passa-alto a 1 Hz e un filtro passa-basso a 30 Hz.</li>
	<li>Segmentare i dati in epoche di 1.500 ms (500 ms prima a 1.000 ms dopo l'inizio dello stimolo).</li>
	<li>Eseguire una correzione della linea di base per l'intervallo pre-stimolo.</li>
	<li>Manualmente e rifiutare le epoche di EEG contenente manufatti, quali artefatti di movimento e rumore, dopo l'ispezione visiva. Si veda anche il contorno tutorial: https://sccn.ucsd.edu/wiki/Chapter_01:_Rejecting_Artifacts</li>
	<li>Media le epoche di EEG (per la risposta sfondo e stimolo separatamente).</li>
	<li>Legnosa filtrare i dati con un jitter massimo di ± 50 ms nella finestra di tempo 0 - 1.000 ms post inizio di stimolo. In questo modo le differenze di latenza tra i neonati. Fare questo per le risposte di sfondo e stimolo separatamente.</li>
	<li>Progetto di un modello di attività nocive-evocato cerebrale, che è stato definito un set di dati indipendenti ed è stato descritto dettaglio altrove11 ai dati per accertare l'entità della risposta evocata nocive all'interno di ogni singola prova. Il modello descrive una forma d'onda caratteristica della risposta evocata nocive e la grandezza riflette la quantità di questa risposta evocata nocive all'interno la prova individuale. Nota: L'intervallo di tempo in cui il modello di progetto dipende dall'età dell'infante e la posizione dello stimolo. Se stimoli vengono applicati alla mano, allora l'intervallo di tempo di interesse è 200-500 ms dopo stimolo11. Se gli stimoli vengono applicati al piede, poi l'intervallo di tempo di interesse è 400-700 ms dopo stimolo11. Si noti che questo modello è stato convalidato solo attualmente per gli infanti tra gestazione 34-43 weeks'. Per metodi dettagliati associati all'utilizzo di questo modello e una discussione delle limitazioni, vedere Hartley et al 201711.</li>
	<li>Controllare che l'entità dell'attività del cervello nocive-evocato calcolato utilizzando il modello è significativamente più in alto seguendo lo stimolo, confrontato con sullo sfondo EEG.</li>
	<li>Analizzare l'espressione facciale del comportamento in seguito (fotocamera è collegata al EEG registrazione) utilizzando il sistema di codificazione facciale neonatale2,13.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Bonica, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+need+of+a+taxonomy.">The need of a taxonomy.</a> Pain. 6 (3), 247-248 (1979).</li><li>Duhn, L. J., Medves, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+integrative+review+of+infant+pain+assessment+tools.">A systematic integrative review of infant pain assessment tools.</a> Adv Neonatal Care. 4 (3), 126-140 (2004).</li><li>Witt, N., Coynor, S., Edwards, C., Bradshaw, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Guide+to+Pain+Assessment+and+Management+in+the+Neonate.">A Guide to Pain Assessment and Management in the Neonate.</a> Curr Emerg Hosp Med Rep. 4, 1-10 (2016).</li><li>Hummel, P., van Dijk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pain+assessment:+current+status+and+challenges.">Pain assessment: current status and challenges.</a> Semin Fetal Neonatal Med. 11 (4), 237-245 (2006).</li><li>Slater, R., Fitzgerald, M., Meek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+cortical+responses+following+noxious+stimulation+inform+us+about+pain+processing+in+neonates?.">Can cortical responses following noxious stimulation inform us about pain processing in neonates?.</a> Semin Perinatol. 31 (5), 298-302 (2007).</li><li>Hartley, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+nociceptive+brain+activity,+spinal+reflex+withdrawal+and+behaviour+in+newborn+infants.">The relationship between nociceptive brain activity, spinal reflex withdrawal and behaviour in newborn infants.</a> Sci Rep. , 31 (2015).</li><li>Iannetti, G. D., Baumg&#228;rtner, U., Tracey, I., Treede, R. D., Magerl, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pinprick-evoked+brain+potentials:+a+novel+tool+to+assess+central+sensitization+of+nociceptive+pathways+in+humans.">Pinprick-evoked brain potentials: a novel tool to assess central sensitization of nociceptive pathways in humans.</a> J Neurophysiol. 110 (5), 1107-1116 (2013).</li><li>Ziegler, E. A., Magerl, W., Meyer, R. A., Treede, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+hyperalgesia+to+punctate+mechanical+stimuli.+Central+sensitization+to+A-fibre+nociceptor+input.">Secondary hyperalgesia to punctate mechanical stimuli. Central sensitization to A-fibre nociceptor input.</a> Brain. 122 (Pt 12), 2245-2257 (1999).</li><li>Slater, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evoked+potentials+generated+by+noxious+stimulation+in+the+human+infant+brain.">Evoked potentials generated by noxious stimulation in the human infant brain.</a> Eur J Pain. 14 (3), 321-326 (2010).</li><li>Fabrizi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+shift+in+sensory+processing+that+enables+the+developing+human+brain+to+discriminate+touch+from+pain.">A shift in sensory processing that enables the developing human brain to discriminate touch from pain.</a> Curr Biol. 21 (18), 1552-1558 (2011).</li><li>Hartley, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nociceptive+brain+activity+as+a+measure+of+analgesic+efficacy+in+infants.">Nociceptive brain activity as a measure of analgesic efficacy in infants.</a> Sci Transl Med. 9 (388), (2017).</li><li>Keil, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Committee+report:+publication+guidelines+and+recommendations+for+studies+using+electroencephalography+and+magnetoencephalography.">Committee report: publication guidelines and recommendations for studies using electroencephalography and magnetoencephalography.</a> Psychophysiology. 51 (1), 1-21 (2014).</li><li>Grunau, R. V., Johnston, C. C., Craig, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+facial+and+cry+responses+to+invasive+and+non-invasive+procedures.">Neonatal facial and cry responses to invasive and non-invasive procedures.</a> Pain. 42 (3), 295-305 (1990).</li><li>van den Broeke, E. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+pinprick-evoked+brain+potentials+before+and+after+experimentally+induced+secondary+hyperalgesia.">Characterizing pinprick-evoked brain potentials before and after experimentally induced secondary hyperalgesia.</a> J Neurophysiol. 114 (5), 2672-2681 (2015).</li><li>Verriotis, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+activity+evoked+by+inoculation+needle+prick+in+infants+up+to+one-year+old.">Cortical activity evoked by inoculation needle prick in infants up to one-year old.</a> Pain. 156 (2), 222-230 (2015).</li><li>Rolke, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+sensory+testing+in+the+German+Research+Network+on+Neuropathic+Pain+(DFNS):+standardized+protocol+and+reference+values.">Quantitative sensory testing in the German Research Network on Neuropathic Pain (DFNS): standardized protocol and reference values.</a> Pain. 123 (3), 231-243 (2006).</li><li>Moultrie, F., Slater, R., Hartley, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+treatment+of+infant+pain.">Improving the treatment of infant pain.</a> Curr Opin Support Palliat Care. 11 (2), 112-117 (2017).</li><li>Hu, L., Zhang, Z. G., Mouraux, A., Iannetti, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+linear+regression+to+estimate+time-frequency+electrophysiological+responses+in+single+trials.">Multiple linear regression to estimate time-frequency electrophysiological responses in single trials.</a> Neuroimage. 111, 442-453 (2015).</li><li>Hartley, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changing+Balance+of+Spinal+Cord+Excitability+and+Nociceptive+Brain+Activity+in+Early+Human+Development.">Changing Balance of Spinal Cord Excitability and Nociceptive Brain Activity in Early Human Development.</a> Curr Biol. 26 (15), 1998-2002 (1998).</li><li>Evers, K. S., Wellmann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arginine+Vasopressin+and+Copeptin+in+Perinatology.">Arginine Vasopressin and Copeptin in Perinatology.</a> Front Pediatr. 4 (75), (2016).</li><li>Slater, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+sucrose+as+an+analgesic+drug+for+procedural+pain+in+newborn+infants:+a+randomised+controlled+trial.">Oral sucrose as an analgesic drug for procedural pain in newborn infants: a randomised controlled trial.</a> Lancet. 376 (9748), 1225-1232 (2010).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

L'approccio qui presentato Mostra come nocive-evocato cervello attività nei neonati può essere misurata in modo oggettivo, mediante registrazione EEG e piatto-punta sonda stimolatori di applicare stimoli nocivi sperimentali. Questa tecnica può essere utilizzata in varie regolazioni cliniche per rilevare la nocicezione, ad esempio in persone non verbali quali i neonati. Lo studio completo può essere fatto entro 15 min, compresa l'immissione del bambino, individuazione, preparazione e montaggio di elettrodi e ...

Il dolore è una spiacevole esperienza sensoriale ed emotiva associata a danno tissutale reale o potenziale, o descritta in termini di tale danno1. L'incapacità di comunicare verbalmente non nega la possibilità che un individuo sta vivendo il dolore ma lo rende molto difficile da valutare la terapia antidolorifica, per esempio in infanti neonati2. Diversi indicatori comportamentali e fisiologici sono utilizzati per valutare il dolore in pazienti non-verbale. Diverse scale sono state sviluppate nel corso degli anni, la scelta dipende dal tipo di stimolo, l'età gestazionale e l'ambiente in cui i neonati sono embeded3,4,5. Questi strumenti di valutazione del dolore neanche si basano sull'interpretazione di rater o chiedono indicatori fisiologici secondari.
In questo video, vi presentiamo un metodo per valutare la nocicezione con registrazioni elettrofisiologiche ottimizzate per l'uso nei neonati. Nocicezione è definita come il processo neurale di codifica stimoli nocivi. Così, quantificazione nocicezione è un metodo elegante e oggettivo per determinare l'input neurale in una persona non-verbale. Inoltre, l'attività corticale rilevata da elettroencefalografia (EEG) è correlato con l'intensità di eventi nocivi5,6.
Il metodo presentato qui combina la registrazione EEG con stimoli nocivi producerat da una stimolazione meccanica con una sonda di piatto-punta, chiamata anche una puntura di spillo7, che non è pelle-rottura e non provoca disagio comportamentale6. È stato dimostrato, che segue di nocicezione punteggiano la stimolazione è principalmente mediata da fibre Aδ, fa non ha bisogno di una pelle rottura potenziale lesione8 e la grandezza della nocicettivo specifico non è dipendente da dormire stato9. La sonda è ben accettata anche dai genitori quando si applica questo metodo in un ambiente di studio con neonati. La sonda è legata elettronicamente per il sistema di registrazione di EEG che permette la registrazione EEG di essere taggati con precisione quando la sonda di contatto con la pelle. Questo notevolmente semplifica il processo di chiusura di tempo ed è la premessa per tutte le successive analisi di EEG. Al fine di minimizzare i tempi di preparazione della registrazione EEG neonato abbiamo usato un sistema di posizionamento internazionale 10/20 elettrodo modificato dove abbiamo ridotto il numero di elettrodi per il requisito minimo di tre elettrodi (Figura 1). L'elettrodo Cz vertice centrale, dove l'attività cerebrale nocive-evocato è massima9,10,11, è stato usato insieme a un riferimento e un elettrodo a terra.

<table><tbody><tr><td>Easycap</td><td>EASYCAP GmbH</td><td>AC-32-C</td><td>EEG caps for infants sizes 34 and 36</td></tr><tr><td>actiCAP</td><td>Brain Products GmbH</td><td>BP-04243-SIG</td><td>active electrodes</td></tr><tr><td>ImpBox</td><td>Brain Products GmbH</td><td></td><td>impedance measurement</td></tr><tr><td>V-Amp</td><td>Brain Products GmbH</td><td></td><td>EEG recording device</td></tr><tr><td>Contact trigger for pinprick stimulation</td><td>MRC Systems GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PinPrick stimulator set</td><td>MRC Systems GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EEG prepping paste</td><td>USB Pharmacy</td><td></td><td>contains sodium chloride, pumice stone, propylene glycol</td></tr><tr><td>SuperVisc</td><td>EASYCAP GmbH</td><td></td><td>Electrolyte-Gel for active electrodes</td></tr><tr><td>Brain Vision Recorder</td><td>Brain Products GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Brain Vision Analyzer</td><td>Brain Products GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB using EEGLAB &lt;p&gt;&lt;/p&gt; &lt;p&gt;&lt;/p&gt; &lt;p&gt;&lt;/p&gt; &lt;p&gt;&lt;/p&gt; &lt;p&gt;&lt;/p&gt; </td><td>Swartz Center for Computational Neuroscience, University of California San Diego</td><td></td><td>For EEG processing, including averaging of all EEG epochs &lt;p&gt;&lt;/p&gt; &lt;p&gt;&lt;/p&gt; &lt;p&gt;&lt;/p&gt; </td></tr></tbody></table>

electrophysiological measurement of noxious-evoked brain activity in neonates using a flat-tip probe coupled to electroencephalography

Il dolore è una spiacevole esperienza sensoriale ed emozionale. In pazienti non-verbale, è molto difficile misurare il dolore, anche con strumenti di valutazione del dolore. Tali strumenti sono soggettivi o determinano gli indicatori fisiologici secondari che hanno anche alcune limitazioni, in particolare se si desidera esplorare l'efficacia dell'analgesia. Di elaborazione corticale è essenziale per la percezione del dolore, misure di attività del cervello possono fornire un utile approccio per valutare il dolore nei neonati. Qui presentiamo un metodo per valutare la nocicezione con registrazioni di attività elettrofisiologica cervello ottimizzate per l'uso nei neonati. Per produrre stimoli nocivi altamente standardizzati e riproducibili abbiamo applicato lo stimolo meccanico con una sonda di piatto-punta, ad esempio, puntura di spillo, che non è pelle-rottura e non causare l'afflizione del comportamento. Il potenziale evocato nocive permette la misurazione oggettiva della nocicezione in pazienti non-verbale. Questo metodo può essere utilizzato nei neonati fin da 34 settimane di età gestazionale. Inoltre, potrebbe essere applicato in situazioni diverse come misurare l'efficacia dei farmaci anestetici o analgesici.

Figura 1 è la rappresentazione schematica dell'elettrodo posizionamento utilizzando il sistema di posizionamento elettrodo di 10/20 internazionale modificato. La figura 2 Mostra l'attività EEG registrato poco prima e dopo l'applicazione di un singolo stimolo nocivo utilizzando una sonda di piatto-punta con 32 mN forza, stimolazione si è verificato come descritto nel protocollo alla mano destra del neonato (<strong class="xfig"...

Watch this Scientific Journal Video about Electrophysiological Measurement of Noxious-evoked Brain Activity in Neonates Using a Flat-tip Probe Coupled to Electroencephalography at JoVE.com

Electrophysiological Measurement of Noxious-evoked Brain Activity in Neonates Using a Flat-tip Probe Coupled to Electroencephalography

Elettrofisiologici misurazione dell'attività cerebrale nocive-evocato in neonati usando una sonda di piatto-punta accoppiata per elettroencefalografia

Misurazione del dolore in pazienti non-verbale è una sfida. In questo studio registrazione EEG viene combinato con stimolazione usando una sonda piatto-punta per rilevare attività cerebrale nocive-evocato in maniera oggettiva.

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. In non-verbal patients, it is very difficult to measure pain, even with pain assessment tools. ...

electrophysiological-measurement-noxious-evoked-brain-activity

Research

JoVE Journal

Medicine

6.5K Views.  University of Basel Children's Hospital. Misurazione del dolore in pazienti non-verbale è una sfida. In questo studio registrazione EEG viene combinato con stimolazione usando una sonda piatto-punta per rilevare attività cerebrale nocive-evocato in maniera oggettiva.

Video: Electrophysiological Measurement of Noxious-evoked Brain Activity in Neonates Using a Flat-tip Probe Coupled to Electroencephalography

Infant Auditory Processing and Event-related Brain Oscillations

Rapid auditory processing and acoustic change detection abilities play a critical role in allowing human infants to efficiently process the fine spectral and temporal changes that are characteristic of human language. These abilities lay the foundation for effective language acquisition; allowing infants to hone in on the sounds of their native language. Invasive procedures in animals and scalp-recorded potentials from human adults suggest that simultaneous, rhythmic activity (oscillations) between and within brain regions are fundamental to sensory development; determining the resolution with which incoming stimuli are parsed. At this time, little is known about oscillatory dynamics in human infant development. However, animal neurophysiology and adult EEG data provide the basis for a strong hypothesis that rapid auditory processing in infants is mediated by oscillatory synchrony in discrete frequency bands. In order to investigate this, 128-channel, high-density EEG responses of 4-month old infants to frequency change in tone pairs, presented in two rate conditions (Rapid: 70 msec ISI and Control: 300 msec ISI) were examined. To determine the frequency band and magnitude of activity, auditory evoked response averages were first co-registered with age-appropriate brain templates. Next, the principal components of the response were identified and localized using a two-dipole model of brain activity. Single-trial analysis of oscillatory power showed a robust index of frequency change processing in bursts of Theta band (3 - 8 Hz) activity in both right and left auditory cortices, with left activation more prominent in the Rapid condition. These methods have produced data that are not only some of the first reported evoked oscillations analyses in infants, but are also, importantly, the product of a well-established method of recording and analyzing clean, meticulously collected, infant EEG and ERPs. In this article, we describe our method for infant EEG net application, recording, dynamic brain response analysis, and representative results.

High-density electroencephalography (dEEG) is being used increasingly to study brain development and plasticity in the early years of life. Here we present an application of sophisticated analysis techniques that builds on traditional EEG recording to understand the oscillatory dynamics of rapid auditory processing in the infant brain.

Infant elaborazione uditiva e oscillazioni cerebrali eventi correlati

Rapid auditory processing and acoustic change detection abilities play a critical role in allowing human infants to efficiently process the fine spectral ...

Ricerca

Comportamento

Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. Since infants cannot verbally report their experiences, current methods of pain assessment are based on behavioural and physiological body reactions, such as crying, body movements or changes in facial expression. While these measures demonstrate that infants mount a response following noxious stimulation, they are limited: they are based on activation of subcortical somatic and autonomic motor pathways that may not be reliably linked to central sensory processing in the brain. Knowledge of how the central nervous system responds to noxious events could provide an insight to how nociceptive information and pain is processed in newborns.
The heel lancing procedure used to extract blood from hospitalised infants offers a unique opportunity to study pain in infancy. In this video we describe how electroencephalography (EEG) and electromyography (EMG) time-locked to this procedure can be used to investigate nociceptive activity in the brain and spinal cord.
This integrative approach to the measurement of infant pain has the potential to pave the way for an effective and sensitive clinical measurement tool.

The assessment and treatment of pain in infants is difficult because infants cannot verbally report their experience. In this video we describe quantitative electrophysiological methods and analysis techniques that can be used to measure the response to noxious events from the infant nervous system.

Le misurazioni elettrofisiologiche e Analisi di nocicezione nei neonati umani

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. Since infants cannot verbally report their experiences, current methods of pain assessment are ...

Neuroscienze

Preterm EEG: A Multimodal Neurophysiological Protocol

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and monitoring of brain function in preterm and term babies. Most common indications are the diagnosis of epileptic seizures, assessment of brain maturity, and recovery from hypoxic-ischemic events. EEG recording techniques and the understanding of neonatal EEG signals have dramatically improved, but these advances have been slow to penetrate through the clinical traditions. The aim of this presentation is to bring theory and practice of advanced EEG recording available for neonatal units. 
In the theoretical part, we will present animations to illustrate how a preterm brain gives rise to spontaneous and evoked EEG activities, both of which are unique to this developmental phase, as well as crucial for a proper brain maturation. Recent animal work has shown that the structural brain development is clearly reflected in early EEG activity. Most important structures in this regard are the growing long range connections and the transient cortical structure, subplate. Sensory stimuli in a preterm baby will generate responses that are seen at a single trial level, and they have underpinnings in the subplate-cortex interaction. This brings neonatal EEG readily into a multimodal study, where EEG is not only recording cortical function, but it also tests subplate function via different sensory modalities. Finally, introduction of clinically suitable dense array EEG caps, as well as amplifiers capable of recording low frequencies, have disclosed multitude of brain activities that have as yet been overlooked.
In the practical part of this video, we show how a multimodal, dense array EEG study is performed in neonatal intensive care unit from a preterm baby in the incubator. The video demonstrates preparation of the baby and incubator, application of the EEG cap, and performance of the sensory stimulations.

This video explains the background theory of the neonatal EEG activity and the sensory responses, followed by a live demonstration of their recording in neonatal intensive care unit.

Pretermine EEG: un protocollo multimodale neurofisiologiche

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and ...

Neonatal Pial Surface Electroporation

Over the past several years the pial surface has been identified as a germinal niche of importance during embryonic, perinatal and adult neuro- and gliogenesis, including after injury. However, methods for genetically interrogating these progenitor populations and tracking their lineages had been limited owing to a lack of specificity or time consuming production of viruses. Thus, progress in this region has been relatively slow with only a handful of investigations of this location. Electroporation has been used for over a decade to study neural stem cell properties in the embryo, and more recently in the postnatal brain. Here we describe an efficient, rapid, and simple technique for the genetic manipulation of pial surface progenitors based on an adapted electroporation approach. Pial surface electroporation allows for facile genetic labeling and manipulation of these progenitors, thus representing a time-saving and economical approach for studying these cells.

The pial surface is a unique progenitor zone in the CNS that is receiving increasing attention. Herein, we detail a method for rapid genetic manipulation of this progenitor zone using a modified electroporation method. This procedure can be used for cellular and molecular investigations of cell lineages and signaling pathways involved in cell differentiation and to elucidate the fate and properties of daughter cells.

Neonatale Pial elettroporazione Surface

Over the past several years the pial surface has been identified as a germinal niche of importance during embryonic, perinatal and adult neuro- and ...

Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such as epilepsy and neurodegenerative disorders. However, it is technically difficult to obtain EEG recordings in neonates as it requires specialized handling and great care. Here, we present a novel method to record EEG in neonatal rat pups (P8-P15). We designed a simple and reliable electrode using computer pin loci; it can be easily implanted into the skull of a rat pup to record high-quality EEG signals in the normal and epileptic brain. Pups were given an intraperitoneal (i.p.) injection of the neurotoxin kainic acid (KA) to induce epileptic seizures. The surgical implantation performed in this procedure is less expensive than other EEG procedures for neonates. This method allows one to record high-quality and stable EEG signals for more than 1 week. Furthermore, this procedure can also be applied to adult rats and mice to study epilepsy or other neurological disorders.

Here, we introduce a novel technique designed to record electroencephalography (EEG) in freely moving neonatal epileptic pups and describe its procedures, features, and applications. This method allows one to record EEG for more than 1 week.

Registrazione di EEG nei ratti neonatali liberamente in movimento utilizzando un metodo novello

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

Application of an Amplitude-integrated EEG Monitor (Cerebral Function Monitor) to Neonates

Amplitude-integrated EEG (aEEG) is an easily accessible technique to monitor the electrocortical activity in preterm and term infants in neonatal intensive care units (NICUs). This method was first used to monitor newborns after asphyxia, providing information about future neurological outcomes. The aEEG is also helpful to select newborns who benefit from cooling. The aEEG monitoring of preterm infants is becoming more widespread, as various studies have shown that neurodevelopmental outcome is related to early aEEG tracings. Here, we demonstrate the application of the aEEG monitoring system and present typical patterns that depend upon gestational age and pathophysiological conditions. Furthermore, we mention pitfalls in the interpretation of the aEEG, as this method requires accurate fixation and localization of the electrodes. Additionally, the raw EEG can be used to detect neonatal seizures or to identify aEEG application problems. In conclusion, aEEG is a safe and generally well-tolerated method for the bedside monitoring of neonatal cerebral function; it can even provide information about long-term outcome.

Application of an Amplitude-integrated EEG Monitor Cerebral Function Monitor to Neonates

Here, we show how to apply amplitude-integrated electroencephalography to monitor cerebral function in neonates.

Applicazione di un Monitor EEG ampiezza-integrato (funzione cerebrale Monitor) per neonati

Amplitude-integrated EEG (aEEG) is an easily accessible technique to monitor the electrocortical activity in preterm and term infants in neonatal ...

Medicina

Objective Nociceptive Assessment in Ventilated ICU Patients: A Feasibility Study Using Pupillometry and the Nociceptive Flexion Reflex

The concept of objective nociceptive assessment and optimal pain management have gained increasing attention. Despite the known negative short- and long-term consequences of unresolved pain or excessive analgosedation, adequate nociceptive monitoring remains challenging in non-communicative, critically ill adults. In the intensive care unit (ICU), routine nociceptive evaluation is carried out by the attending nurse using the Behavior Pain Scale (BPS) in mechanically ventilated patients. This assessment is limited by medication use (e.g., neuromuscular blocking agents) and the inherent subjective character of nociceptive evaluation by third parties.
Here, we describe the use of two nociceptive reflex testing devices as tools for objective pain evaluation: the pupillary dilation reflex (PDR) and nociception flexion reflex (NFR). These measurement tools are non-invasive and well tolerated, providing clinicians and researchers with objective information regarding two different nociceptive processing pathways: (1)&#160;the pain-related autonomic reactivity&#160;and (2) the ascending component of the somatosensory system. The use of PDR and NFR measurements are currently limited to specialized pain clinics and research institutions because of impressions that these are technically demanding or time-consuming procedures, or even because of a lack of knowledge regarding their existence.
By focusing on the two abovementioned nociceptive reflex assessments, this study evaluated their feasibility as a physiological pain measurement method in daily practice. Pursuing novel technologies for evaluating the analgesia level in unconscious patients may further improve individual pharmacological treatment and patient related outcome measures. Therefore, future research must include large well-designed clinical trials in a real-life environment.

Pain assessment in anesthetized patients who cannot communicate with the outside world in any way remains challenging despite the development of innovative objective pain evaluation tools. In this project, the pupillary dilation reflex and the nociception flexion reflex are assessed in critically ill, mechanically ventilated adult patients.

Valutazione obiettiva nocicettivo nei pazienti di ICU ventilato: uno studio di fattibilità utilizzando pupillometria e il riflesso di flessione nocicettivo

The concept of objective nociceptive assessment and optimal pain management have gained increasing attention. Despite the known negative short- and ...

How to Obtain Reliable Visual Event-related Potentials in Newborns

The present study discusses the characteristics of visual event-related potentials (VEPs) and outlines methodological steps for obtaining reliable measurements in newborns. Obtaining high-quality, reliable VEPs is crucial for the early detection of abnormal development of the central nervous system in at-risk newborns, and for implementing successful early interventions. Recommendations are based on a previous study which showed that when post-conceptional age, polysomnography-identified sleep stages, and light-emitting diodes (LEDs) googles as the luminous source are controlled, no more than 4 repetitions of VEP averages are required to obtain replicable recordings, variability decreases, and reliable VEPs can be obtained. By controlling for these sources of variability and using statistical analyses, we were able to clearly and reliably identify the amplitude and latency of three main components (NII, PII and NIII) present in 100% of newborns (n = 20) during active sleep. Recording VEPs during awake states, quiet sleep and transitional sleep is not recommended because VEP morphology may differ significantly from one average to the next, leading to the risk of misleading clinical prognoses. Moreover, it is easier to obtain VEPs during active sleep because this state can be clearly and reliably identified at this stage of development, sleep cycles are short enough to allow measurements to be taken in a reasonable time, and the method does not require new o expensive equipment.

Several important points for obtaining high-quality reliable visual evoked potentials (VEPs) in newborns while minimizing variability and the risk of misleading prognoses are presented.

Come ottenere potenziali visivi affidabili legati agli eventi visivi nei neonati

The present study discusses the characteristics of visual event-related potentials (VEPs) and outlines methodological steps for obtaining reliable ...

Utilizzo di un elettroencefalogramma portatile integrato in ampiezza per il trasporto di neonati

Amplitude-Integrated EEG in Infants at Risk of Hypoxic-Ischemic Encephalopathy: A Feasibility Study in Road and Air Transport in Western Australia

Infants at risk of HIE require early identification and initiation of therapeutic hypothermia (TH). Earlier treatment with TH is associated with better outcomes. aEEG is frequently used when making the decision whether to commence TH. As this is often limited to tertiary centers, TH may be delayed if the infant requires transport to a center that provides it. We aimed to provide a method for the application of amplitude-integrated electroencephalogram (aEEG) and to determine the feasibility of acquiring clinically meaningful information during transport. All infants &#8805;35 weeks, at risk of HIE at referral, were eligible for inclusion. Scalp electrodes were placed in the C3-C4; P3-P4 position on the infant&#39;s scalp and connected to the aEEG amplifier. The aEEG amplifier was, in turn, connected to a clinical tablet computer with EEG software to collect and analyze aEEG information. Recordings were reviewed by the chief principal investigator and two independent reviewers (blinded) for background trace and artifact. Predefined criteria for data quality were set to movement artifacts and software impedance notifications. Surveys were completed by healthcare staff and parents for acceptability and ease of use.

Autore in primo piano: Valutazione della fattibilità dell'utilizzo dell'EEG integrato in ampiezza durante il trasporto neonatale

Here, we present a feasibility study to assess a portable amplitude-integrated electroencephalogram (aEEG) recording system during the transport of infants with suspected hypoxic ischemic encephalopathy (HIE).

EEG integrato in ampiezza nei neonati a rischio di encefalopatia ipossico-ischemica: uno studio di fattibilità nel trasporto stradale e aereo nell'Australia occidentale

Infants at risk of HIE require early identification and initiation of therapeutic hypothermia (TH). Earlier treatment with TH is associated with better ...

Elettrofisiologici misurazione dell'attività cerebrale nocive-evocato in neonati usando una sonda di piatto-punta accoppiata per elettroencefalografia

Riepilogo

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Capitoli in questo video

Infant elaborazione uditiva e oscillazioni cerebrali eventi correlati

Le misurazioni elettrofisiologiche e Analisi di nocicezione nei neonati umani

Pretermine EEG: un protocollo multimodale neurofisiologiche

Neonatale Pial elettroporazione Surface

Registrazione di EEG nei ratti neonatali liberamente in movimento utilizzando un metodo novello

Applicazione di un Monitor EEG ampiezza-integrato (funzione cerebrale Monitor) per neonati

Valutazione obiettiva nocicettivo nei pazienti di ICU ventilato: uno studio di fattibilità utilizzando pupillometria e il riflesso di flessione nocicettivo

Come ottenere potenziali visivi affidabili legati agli eventi visivi nei neonati

EEG integrato in ampiezza nei neonati a rischio di encefalopatia ipossico-ischemica: uno studio di fattibilità nel trasporto stradale e aereo nell'Australia occidentale

EEG integrato in ampiezza nei neonati a rischio di encefalopatia ipossico-ischemica: uno studio di fattibilità nel trasporto stradale e aereo nell'Australia occidentale