Name: electrophysiological measurements and analysis of nociception in human infants
Uploaded: 2011-12-20T12:00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants at JoVE.com

Dit werk werd gefinancierd door de Wellcome Trust.

Voordat een onderzoek kan worden uitgevoerd op baby&#39;s &#39;ethische goedkeuring en geïnformeerde schriftelijke toestemming van de ouders moet worden gezocht. In deze studie ethische goedkeuring is verkregen van de University College Hospital ethische commissie en geïnformeerde schriftelijke toestemming van de ouders werd verkregen voor elke procedure. Dit onderzoek voldeden aan de normen die door de Verklaring van Helsinki en Good Clinical Practice richtlijnen. 1. Het verzamelen van gegevens - setup <ol><li> Plaats een minimum van 16 individuele wegwerp EEG Ag / AgCl cup elektroden op het hoofd van de baby na de huid prepping volgens de 10-20 plaatsing van de elektroden (zie figuur 1A). Meer uitgebreide dekking kan worden bereikt met behulp van een EEG cap met ingebouwde elektroden. Het gebruik van een EEG cap maakt het proces sneller en minder storend, vooral als elektroden worden bereid met inductieve gel voor het plaatsen van de kap op het hoofd. De toepassing van het beschikbare EEG-elektroden vereistmeer tijd en vaardigheid, maar over het algemeen resulteert in een betere opname. Overweeg verminderen van het aantal elektroden, indien de toegang tot het kind is beperkt, maar altijd middellijn elektroden (Cz, CPZ en FCz). Gebruik FCz als de referentie-elektrode voor de opname. </li><li> Gebruik EEG geleidende pasta aan elektrode / huid elektrische koppeling te optimaliseren. </li><li> Plaats een elastisch net over de elektroden om ze plaats te houden. </li><li> Bind de elektrode leidt samen tot een minimum te beperken elektrische interferentie. </li><li> Plaats een aardelektrode op de borst of het hoofd. </li><li> Plaats EMG elektroden op de biceps femoris van beide benen na huid prepping (Figuur 1B). </li><li> Voor het opnemen van ECG-activiteit plaats leidt een ECG-elektroden op het lichaam na huid prepping (een elektrode aan de linkerkant van de borst, een aan de rechterkant en op dezelfde aardelektrode als voor het EEG gebruik). </li><li> Plaats een beweging transducer op de buik om de ademhaling te meten. </li><li> Plaats een pulsoxymeter sonde op de voette meten zuurstofsaturatie en hartslag. Zorg ervoor dat de sonde is beveiligd zijn plaats en dat er een continu signaal is opgenomen zonder drop-outs. De oximeter sonde moet worden gelegd op de voet, dat is contralateraal van de voet die u van plan bent te stimuleren. </li><li> Het opzetten van een statief camcorder aan op het gezicht van het kind frame zodat veranderingen in de gelaatsuitdrukking kan worden opgenomen. </li><li> Plaats een light-emitting diode (LED) in de camera frame. De LED is gekoppeld aan de timing circuit, zodat het knippert wanneer stimulatie wordt aangeboden aan de EEG, EMG en video-opname te synchroniseren. </li></ol> 2. Het verzamelen van gegevens - het opnemen van <ol><li> Beginnen met video-opname. </li><li> Start pulsoximetrie opname. </li><li> Start EEG / EMG opname. </li><li> Wacht tot het kind is geregeld. </li><li> Houd de voet als het uitvoeren van een hak lans en handmatig gebeurtenis markeren van de EEG en EMG-opnamen. Dit tijdperk zal worden gebruikt om een ​​deel van de controle achtergrond EEG te identificerenen EMG. </li><li> Solliciteer aanraking stimulatie door zachtjes te tikken een rubber stop die is bevestigd aan de arm van een pees hamer tegen het oppervlak van de hiel. Stimuleren van de voet die niet is aangesloten op de pulsoxymeter. Wanneer het kind wordt gestimuleerd de EEG / EMG en video-opname moet worden event-gemarkeerd om de tijd in de opname te identificeren wanneer de stimulatie plaats. Het touch stimulatie kan worden event-markering door het aanbrengen van een impedantie hoofd naar de pees hamer die elektronisch de stimulator links naar de opname-apparatuur. De video-opname is event-gemarkeerd door de LED-flitser. Herhaalde aanrakingen kan worden toegepast en de stimulus kan worden toegepast op verschillende regio&#39;s van het lichaam, dat wil zeggen de schouder </li><li> Breng een niet-schadelijke controle stimulatie door het draaien van de lancet met 90 graden en het plaatsen van het tegen de voet zodat wanneer de veer-blad wordt vrijgegeven niet contact op met de huid. Dit evenement kan worden time-slot met behulp van een versnellingsmeter bevestigd aan de bovenkant van thij lans. De accelerometer detecteert de trillingen die optreedt wanneer het blad wordt losgelaten. </li><li> Voer de klinisch-essentiële hiel lans in overeenstemming met de klinische praktijk in de neonatale eenheid. Wacht tot de EEG-activiteit wordt afgewikkeld voordat je de hiel lans. Time-vergrendeling van de hiel lans kan worden uitgevoerd op dezelfde manier als voor de controle stimulatie. Naar aanleiding van de hiel lans, moet de voet niet knijpen gedurende minstens 30 seconden om ervoor te zorgen dat de opgenomen reacties zijn uitsluitend te wijten aan de lans. </li><li> Zorg ervoor dat de benodigde hoeveelheid bloed wordt verzameld en de voorbereiding van de monsters voor klinische analyse. </li><li> Sla de gegevens op en stop alle opnamen. </li><li> Noteer het kind demografische informatie en de experimentele gegevens en voer ze in een database voor een veilige opslag en toekomstige referentie. </li><li> Herhaal deze procedure in de vereiste steekproef van zuigelingen. In dit voorbeeld is het aantal kleuters = 23. </li></ol> 3. EEG data-analyse <ol><li> Maak EEG tijdperken van 1,7 seconden die overeenkomen met elke aanraking, controle en lans stimulatie en achtergrond EEG. Tijdperken moeten beginnen 0,6 seconden voor elk evenement. Het aantal perioden dat overeenkomt met elke modaliteit moet hetzelfde zijn. </li><li> Baseline corrigeren van de tijdperken door het aftrekken van de gemiddelde baseline-signaal en high-pass filter hen op 0,1 Hz. </li><li> Denk aan de tijdperken opgenomen op CPZ of Cz voor verdere analyse en uit te sluiten tijdperken, die besmet waren door beweging artefact. Beweging artefact wordt gedefinieerd als een verandering in de amplitude groter dan 50μV in minder dan 50ms. </li><li> Lijn de sporen om te corrigeren voor latency jitter tussen 50 en 300 ms na de stimulatie en gedrag Principal Component Analysis (PCA) in deze tijd interval om de tactiele potentieel (dwz EEG activiteit met betrekking tot tactiele stimulatie) te identificeren. Denk aan de tijdperken als de variabelen en de tijdstippen van de waarnemingen. PCA ontleedt de EEG tijdperken in basis golfvormen, de zogenoemde principal componenten (Pc&#39;s) en vertegenwoordigen systematische variatie in de amplitude van het signaal in de tijd punten. </li><li> Run one-way variantie analyse (ANOVA) op de gewichten van elk van de eerste 2 pc&#39;s om te bepalen welke PC staat voor de tactiele potentieel. Dit zal de PC, waarvan gewichten werden significant groter na tactiele stimulatie vergeleken met achtergrond EEG worden. </li><li> Lijn de sporen om te corrigeren voor latency jitter tussen 300 en 700 ms na de stimulatie en gedrag PCA in deze tijd interval. </li><li> Run one-way ANOVA op de gewichten van elk van de eerste 2 pc&#39;s om te bepalen welke PC staat voor de nociceptieve-specifieke potentieel. Dit zal de PC, waarvan gewichten werden significant groter na schadelijke stimulatie vergeleken met tactiele stimulatie en achtergrond EEG worden. </li></ol> 4. EMG data-analyse <ol><li> Bereken het root-mean-square (RMS) van de EMG-signaal in de eerste 1000 ms na de stimulatie voor de controle en lans stimuli. </li><li> Voer een t-test opde RMS-waarden te bepalen van de nociceptieve-specifieke spinale reflex terugtrekking. </li></ol> 5. Representatieve resultaten <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig1.jpg" /> <strong&gt; Figuur 1 (A) (i) Diagram en (ii) foto van de elektrode stages voor EEG-registraties (gewijzigde internationale 10/20 plaatsing van de elektroden-systeem);. (B) Diagram van de elektrode stages voor EMG opnamen op de biceps femoris . <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig2.jpg" /> . Figuur 2 (A) Voorbeelden van de sensorische potentiële bij CZ opgeroepen door touch in drie kleuters; (B) voorbeelden van de nociceptieve-specifieke mogelijkheden bij CZ opgeroepen door schadelijke lans in 3 baby&#39;s. <img alt="Figuur 3" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig3.jpg" /> Figuur 3. Afhankelijkheid van de PC gewichten op stimulus modaliteit bij CZ (gemiddeld ± SEM). De PC verkregen tussen 50 tot 300 ms na de stimulus onset vertegenwoordigt een tactiele potentieel en de PC verkregen tussen 300-700 ms na de stimulus onset vertegenwoordigt een nociceptieve-specifieke potentieel. De pc&#39;s (vetgedrukte lijnen) zijn overlay op de grote gemiddeldenverkregen in alle soorten stimulatie (achtergrond EEG, touch, schadelijke lance) na de individuele sporen werden uitgelijnd in de genoemde tijdsinterval. <img alt="Figuur 4" src="/files/ftp_upload/3118/3118fig4.jpg" /> Figuur 4. (A) Voorbeeld van EMG activiteit in een baby na (i) schadelijke hiel lans en (ii) druk op de hiel. (B) Gemiddelde (± SE) EMG root-mean-square EMG-activiteit bij zuigelingen nadat de schadelijke hiel en de niet-schadelijke stimuli raken.

<ol>
	<li>Fitzgerald, M., Walker, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infant+pain+management:+a+developmental+neurobiological+approach.">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/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), 1225-1225 (2010).</li><li>Slater, R. <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), 321-321 (2010).</li><li>Slater, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Premature+infants+display+increased+noxious-evoked+neuronal+activity+in+the+brain+compared+to+healthy+age-matched+term-born+infants.">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>

De auteurs verklaren dat ze niets te onthullen hebben.

Deze video laat zien hoe elektrofysiologische reacties, opgeroepen door tactiele en schadelijke stimulatie, kan worden gekarakteriseerd in de menselijke baby door middel van EEG en EMG-opnamen. Studies van dit type zal helpen om de ontwikkeling en plasticiteit van het menselijk leed verwerking te begrijpen en leiden tot een betere klinische beoordeling en behandeling van baby pijn 1, 2. Het succes van deze experimenten vereist de nauwe samenwerking van een multidisciplinair team. Deskundigheid is vereist op het gebied van neonatologie, klinische neurofysiologie, biotechnologie en neurowetenschappen ontwikkeling. Het is essentieel dat het kind de zorg de hoogste prioriteit te nemen wanneer deze experimenten worden ondernomen. Het onderzoek verpleegkundige of arts, die voert de hiel lans heeft de verantwoordelijkheid voor het welzijn van het kind en moet ervoor zorgen dat het experiment wordt uitgevoerd in overeenstemming met de klinische praktijk. Goedkeuring van het ziekenhuis ethische commissie en written toestemming van de ouders zijn nodig om deze studies uit te voeren. De hak lans is een klinisch-event nodig is en kan niet herhaald worden voor het doel van de studie. Het is daarom essentieel dat de opname wordt opgevangen in een betrouwbare en robuuste wijze die niet interfereert met de klinische praktijk 3, 4. In het bijzonder, is het cruciaal dat de methode gebruikt om de tijd-lock de stimulatie betrouwbaar is en niet in de weg van de klinische bloedafname. Alle maatregelen van het kind pijn zijn per definitie indirect, als zodanig is het belangrijk om na te gaan dat de opgenomen activiteit specifiek is opgeroepen door de schadelijke gebeurtenis en niet voor andere aspecten van de zorg van het kind 2. Dit kan worden bereikt via een zorgvuldige technische ontwerp en de post-processing van de gegevens.

electrophysiological measurements and analysis of nociception in human infants

Pijn is een onaangename sensorische en emotionele ervaring. Omdat baby&#39;s niet kunnen mondeling verslag uit over hun ervaringen, zijn de huidige methoden van pijn evaluatie op basis van gedrags-en fysiologische lichaam reacties, zoals huilen, lichaamsbewegingen of veranderingen in de gezichtsuitdrukking. Hoewel deze maatregelen tonen aan dat baby&#39;s een reactie mount volgende schadelijke stimulatie, ze zijn beperkt: ze zijn gebaseerd op de activatie van subcorticale somatische en autonome motor routes die niet op betrouwbare wijze kan worden gekoppeld aan de centrale sensorische verwerking in de hersenen. Kennis van hoe het centrale zenuwstelsel reageert op de schadelijke gebeurtenissen kunnen bieden een inzicht in hoe de nociceptieve informatie en pijn wordt verwerkt in pasgeborenen. De hiel prik procedure gebruikt om bloed te halen uit het ziekenhuis baby&#39;s biedt een unieke kans om de pijn te studeren in de kinderschoenen. In deze video beschrijven we hoe elektro-encefalografie (EEG) en elektromyografie (EMG) time-slot van deze procedure can worden gebruikt om nociceptieve activiteit te onderzoeken in de hersenen en het ruggenmerg. Deze integrale benadering van het meten van de baby pijn heeft de potentie om de weg te effenen voor een effectieve en gevoelige klinisch meetinstrument.

Watch this Scientific Journal Video about Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants at JoVE.com

Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants

De beoordeling en behandeling van pijn bij baby&#39;s is moeilijk, omdat baby&#39;s niet kunnen mondeling verslag uit over hun ervaring. In deze video beschrijven we kwantitatieve elektrofysiologische methoden en technieken die gebruikt kunnen worden om de respons op schadelijke gebeurtenissen van het kind zenuwstelsel te meten.

Elektrofysiologische metingen en analyse van Nociceptie in Human Zuigelingen

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electrophysiological Measurements from a Moth Olfactory System

Elektrofysiologische metingen van een Moth olfactorisch systeem

Insect olfactory systems provide unique opportunities for recording odorant-induced responses in the forms of electroantennograms (EAG) and single ...

Time-lapse Live Imaging of Clonally Related Neural Progenitor Cells in the Developing Zebrafish Forebrain

Time-lapse Live-Imaging van klonaal verwante neurale progenitorcellen in de ontwikkelingslanden zebravis voorhersenen

Precise patterns of division, migration and differentiation of neural progenitor cells are crucial for proper brain development and function1,2. To ...

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography (dEEG)

Investigating Social Cognition in Infants and Adults Using Dense Array Electroencephalography dEEG

Onderzoeken van Sociale cognitie in zuigelingen en volwassenen gebruik van elektro-Dichte Array ( D EEG)

Dense array electroencephalography (dEEG), which provides a non-invasive window for measuring brain activity and a temporal resolution unsurpassed by any ...

Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae

Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae

Lokale en globale methoden voor de beoordeling Thermische Nociceptie in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Dubbele Elektrofysiologische Opnames van synaptisch-opgeroepen astrogliale en Neuronale responsen bij acute hippocampus Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Forebrain Electrophysiological Recording in Larval Zebrafish

Voorhersenen Elektrofysiologische Opname in larvale zebravis

Epilepsy affects nearly 3 million people in the United States and up to 50 million people worldwide. Defined as the occurrence of spontaneous unprovoked ...

Stereotaxic Injection of a Viral Vector for Conditional Gene Manipulation in the Mouse Spinal Cord

Stereotactische injectie van een virale vector voor voorwaardelijke Gene Manipulation in de muis Spinal Cord

Intraparenchymal injection of a viral vector enables conditional gene manipulation in distinct populations of neurons or particular regions of the central ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

Elektrofysiologische opname in de hersenen van Intact Adult zebravis

Previously, electrophysiological studies in adult zebrafish have been limited to slice preparations or to eye cup preparations and electrorentinogram ...

In Vivo Electrophysiological Measurements on Mouse Sciatic Nerves

In Vivo Electrophysiological Measurements on Mouse Sciatic Nerves

In vivo elektrofysiologische metingen op Muis heupzenuwen

Electrophysiological studies allow a rational classification of various neuromuscular diseases and are of help, together with neuropathological ...

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

Nieuwe test voor Cold Nociceptie in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven

How organisms sense and respond to noxious temperatures is still poorly understood. Further, the mechanisms underlying sensitization of the sensory ...