Name: electrophysiological measurement of noxious-evoked brain activity in neonates using a flat-tip probe coupled to electroencephalography
Uploaded: 2017-11-29T15:00:00
Description: 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

Forfatterne vil gerne anerkende Caroline Hartley og Rebeccah Slater (Institut for pædiatri, University of Oxford, UK) til kritisk gennemgang af vores papir og Walter Magerl (Institut for neurofysiologi, Center for biomedicin og medicinsk teknologi Mannheim (CBTM), universitetet i Heidelberg, Tyskland) til at støtte os med teknisk udstyr og viden.

Undersøgelsen blev godkendt af den kompetente etiske udvalg i det nordvestlige Schweiz (EKNZ 2015-079) og informeret skriftligt forældresamtykke for deltageren blev fremstillet før måling.
1. forberedelse
<ol><li>Sørg for at barnet er afgjort. Det skal være rolig og udlignede, uden sutter bevægelser under optagelsen på grund af bevægelse artefakter. Barnet kan blive i søvn9.</li>
	<li>Måle den nyfødte hovedomkreds med et målebånd til at definere størrel...

<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>

Tilgang præsenteres her viser hvordan skadelige fremkaldte hjerne aktivitet i nyfødte kan måles på en objektiv måde ved hjælp af EEG registrering og flad-tip sonde Stimulatorer for at anvende eksperimentelle skadelige stimuli. Denne teknik kan anvendes i forskellige kliniske indstillinger til at opdage nociception, fx i ikke-verbal personer som nyfødte. Den komplette undersøgelse kan gøres indenfor 15 min, herunder markedsføring baby, opstille, udarbejde og montering elektroder, og endelig anvende og o...

Smerte er en ubehagelig sensorisk og emotionel oplevelse forbundet med faktiske eller potentielle vævsskader eller beskrevet med hensyn til sådanne skader1. Manglende evne til at kommunikere verbalt ikke ophæve muligheden for at en person oplever smerte men gør det meget udfordrende at vurdere smertestillende behandling, for eksempel i nyfødte spædbørn2. Flere adfærdsmæssige og fysiologiske indikatorer anvendes til at vurdere smerter hos ikke-verbal patienter. Forskellige skalaer er blevet udviklet over årene, valget afhænger af typen af stimulus, gestationsalder og det miljø, som nyfødte embeded3,4,5. Disse smerter vurderingsværktøjer stole enten på rater's fortolkning eller kræver de sekundære fysiologiske indikatorer.
I denne video præsenterer vi en metode til at vurdere nociception med elektrofysiologiske optagelser er optimeret til brug i nyfødte spædbørn. Nociception er defineret som den neurale proces af kodning skadelige stimuli. Således er quantitating nociception en elegant og objektiv metode til at bestemme det neurale input i en ikke-verbal person. Derudover er kortikale aktivitet opdaget af electroencefalografi (EEG) korreleret med intensiteten af skadelige begivenheder5,6.
Metoden præsenteres her kombinerer EEG optagelse med skadelige stimuli produceret af en mekanisk stimulation med en flad-tip sonde, også kaldet en nålestik7, der ikke hud-breaking og forårsager ikke adfærdsmæssige nød6. Det har vist sig, at nociception følgende punktformet stimulation er overvejende medieret af Aδ-fibre, gør ikke behovet for en hud bryde læsion8 og omfanget af nociceptive-specifikke potentiale ikke er afhængige af sove stat9. Sonden er godt accepteret også af forældrene, når du anvender denne metode i undersøgelsen omgivelser med nyfødte. Sonden er elektronisk knyttet til EEG registreringssystemet muliggør EEG optagelse til mærkes netop når sonden kontakter huden. Dette høj grad simplificerer processen med tid låsning og er forudsætning for alle efterfølgende EEG analyser. For at minimere tid til forberedelse af spædbarn EEG registrering brugte vi en modificeret international 10/20 elektrode placering system hvor vi reduceret antallet af elektroder til minimumskravet på tre elektroder (figur 1). Den centrale knudepunkt Cz elektrode, hvor skadelige fremkaldte hjerneaktivitet er maksimal9,10,11, blev brugt sammen med en henvisning og en jorden elektrode.

<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
			
			
			
			
			
			</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
			
			
			
			</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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

Smerte er en ubehagelig sensorisk og emotionel oplevelse. I ikke-verbal patienter er det meget vanskeligt at måle smerte, selv med smerte vurderingsværktøjer. Disse værktøjer er subjektive eller bestemme sekundære fysiologiske indikatorer, som også har visse begrænsninger, især når udforske effektiviteten af analgesi. Som kortikale behandling er afgørende for smerteopfattelse, kan hjerne aktivitet foranstaltninger give en nyttig tilgang for at vurdere smerter hos spædbørn. Her vil vi præsentere en metode til at vurdere nociception med elektrofysiologiske hjerne aktivitet optagelser er optimeret til brug i nyfødte spædbørn. For at producere meget standardiserede og reproducerbare skadelige stimuli anvendt vi mekaniske stimulation med en flad-tip sonde, fxnålestik, der ikke hud-breaking og forårsager ikke adfærdsmæssige nød. Den skadelige fremkaldte potentiale giver mulighed for den objektive måling af nociception i ikke-verbal patienter. Denne metode kan bruges i nyfødte spædbørn allerede i 34 uger af gestationsalder. Det kunne desuden anvendes i forskellige situationer som måle effekten af smertestillende eller bedøvende medicin.

Figur 1 er en skematisk repræsentation af elektrode placering ved hjælp af ændrede internationale 10/20 elektrode placering system. Figur 2 viser EEG aktivitet registreret kort før og efter anvendelsen af en enkelt skadelige stimulus med en flad-tip sonde med 32 mN kraft, stimulation opstod, som beskrevet i protokollen til den nyfødte højre hånd (figur 2A). Den skadelige evoked response er syn...

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

Elektrofysiologiske målinger af skadelige fremkaldte hjerneaktivitet i nyfødte ved hjælp af en fast-tip sonde koblet til electroencefalografi

Måling af smerter hos ikke-verbal patienter er en udfordring. I denne undersøgelse kombineres EEG optagelse med stimulation ved hjælp af en fast-tip sonde til at opdage skadelige fremkaldte hjerneaktivitet på en objektiv måde.

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

Research

JoVE Journal

Medicine

Segmentation and Measurement of Fat Volumes in Murine Obesity Models Using X-ray Computed Tomography

Segmentering og måling af tykke bind i murine Fedme-modeller vha. X-ray Computed Tomography

Obesity is associated with increased morbidity and mortality as well as reduced metrics in quality of life.1 Both environmental and genetic factors are ...

Epidural Intracranial Pressure Measurement in Rats Using a Fiber-optic Pressure Transducer

Epidural intrakranielt tryk Måling i rotter med et fiberoptisk Pressure Transducer

Elevated intracranial pressure (ICP) is a significant problem in several forms of ischemic brain injury including stroke, traumatic brain injury and ...

The Measurement and Treatment of Suppression in Amblyopia

Måling og behandling af Suppression i Amblyopi

Amblyopia, a developmental disorder of the visual cortex, is one of the leading causes of visual dysfunction in the working age population. Current ...

State of the Art Cranial Ultrasound Imaging in Neonates

State of the Art Kranie Ultrasound Imaging hos nyfødte

Cranial ultrasound (CUS) is a reputable tool for brain imaging in critically ill neonates. It is safe, relatively cheap and easy to use, even when a ...

Molecular Probe Optimization to Determine Cell Mortality in a Photosynthetic Organism (Microcystis aeruginosa) Using Flow Cytometry

Molecular Probe Optimization to Determine Cell Mortality in a Photosynthetic Organism Microcystis aeruginosa Using Flow Cytometry

Molekylær Probe Optimering konstateres Cell Dødelighed i en Fotosyntetisk Organisme (<em&gt; Microcystis aeruginosa</em&gt;) Under anvendelse af flowcytometri

Microbial subpopulations in field and laboratory studies have been shown to display high heterogeneity in morphological and physiological parameters. ...

Transcutaneous Microcirculatory Imaging in Preterm Neonates

Transkutan mikrocirkulatoriske Imaging hos præmature nyfødte

Microcirculatory imaging (MI) is a relatively new research tool mainly used in the intensive care setting. MI provides a clear view of the smallest ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

Brug Saccadometry med Deep Brain Stimulation at studere normal og patologisk Brain Function

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

Imaging Metals in Brain Tissue by Laser Ablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry (LA-ICP-MS)

Imaging Metals in Brain Tissue by Laser Ablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry LA-ICP-MS

Imaging Metaller i hjernevæv fra Laser Ablation - induktivt koblet plasma - massespektrometri (LA-ICP-MS)

Metals are found ubiquitously throughout an organism, with their biological role dictated by both their chemical reactivity and abundance within a ...

Repeated Measurement of Respiratory Muscle Activity and Ventilation in Mouse Models of Neuromuscular Disease

Gentagen Måling af åndedrætsorganer muskel aktivitet og ventilation i musemodeller af Neuromuskulær sygdom

Accessory respiratory muscles help to maintain ventilation when diaphragm function is impaired. The following protocol describes a method for repeated ...