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

Die Autoren möchten Caroline Hartley und Rebeccah Slater (Kinderklinik, University of Oxford, UK) bedanken für die kritische Überprüfung unserer Papier- und Walter Magerl (Abteilung für Neurophysiologie, Zentrum für Biomedizin und Medizintechnik Mannheim (CBTM), Universität Heidelberg, Deutschland) für die Unterstützung mit Technik und wissen.

Die Studie wurde von der zuständigen Ethik Komitee der Nordwestschweiz (EKNZ 2015-079) genehmigt und fundierte schriftliche Einwilligung der Eltern für die Teilnehmer wurde vor der Messung erreicht.
1. Vorbereitung
<ol><li>Stellen Sie sicher, dass das Kind ausgeglichen wird. Es sollte ruhig und ließ sich, ohne saugen Bewegungen während der Aufnahme wegen Bewegungsartefakte. Das Baby kann schlafen9sein.</li>
	<li>Messen Sie das Neugeborene Kopfumfang mit einem Maß...

<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>

Der hier vorgestellte Ansatz zeigt wie schädliche hervorgerufen Gehirn Aktivität beim Neugeborenen in objektiver Weise mit EEG-Aufzeichnung und Flat-Tip Sonde Stimulatoren experimentelle Schmerzreize anwenden gemessen werden. Diese Technik kann in verschiedenen klinischen Situationen verwendet werden, Nozizeption, z. B. in non-verbale Personen wie Neugeborene zu erkennen. Die vollständige Studie kann innerhalb von 15 Minuten, einschließlich platzieren das Baby, Festlegung, Ausarbeitung und Befestigung der El...

Schmerz ist eine unangenehme sensorische und emotionale Erfahrung verbunden mit tatsächlicher oder potenzieller Gewebeschädigung oder in Bezug auf solche Schäden1beschrieben. Die Unfähigkeit, verbal zu kommunizieren, negiert nicht die Möglichkeit, dass ein Individuum Schmerzen erlebt aber es sehr schwierig macht zu beurteilen, schmerzlindernde Behandlung, zum Beispiel bei Neugeborenen2. Verschiedene Verhaltens- und physiologischen Indikatoren sind verwendet, um Schmerzen bei non-verbale Patienten beurteilen. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Skalen entwickelt, die Wahl hängt von der Art des Reizes, gestational Alter und das Umfeld, in dem der Neugeborenen Embeded3,4,5. Diese Schmerzen Bewertungsinstrumente entweder auf die Rater Auslegung verlassen oder sie fordern sekundären physiologischen Indikatoren.
In diesem Video präsentieren wir Ihnen eine Methode zur Bestimmung der Nozizeption elektrophysiologische Aufnahmen optimiert für den Einsatz bei Neugeborenen. Nozizeption ist definiert als die neuronalen Prozess der Codierung Schmerzreize. So ist die Quantifizierung der Nozizeption eine elegante und objektive Methode zur Bestimmung des neuronalen Eingangs in eine non-verbale Person. Darüber hinaus ist kortikale Aktivität erkannt durch Elektroenzephalographie (EEG) korreliert mit der Intensität der schädlichen Ereignisse5,6.
Die hier vorgestellte Methode kombiniert mit Schmerzreize produziert durch eine mechanische Stimulation mit einer flachen Spitze Sonde, auch genannt eine Pinprick7, das ist nicht Haut-Abbau und verursacht keine Verhaltensstörungen not6EEG-Aufzeichnung. Es hat sich gezeigt, dass Nozizeption folgenden Stimulation interpunktieren ist vorwiegend vermittelt durch Aδ-Fasern, ist nicht notwendig eine Haut brechen Läsion8 und das Ausmaß der nozizeptiven-spezifischen potenziellen nicht abhängig von ist Zustand9schlafen. Die Sonde ist von Eltern auch gut angenommen, bei der Anwendung dieser Methode in einer Studie Umgebung mit Neugeborenen. Die Sonde ist elektronisch mit der EEG-Aufnahme-System ermöglicht die EEG-Aufzeichnung genau gekennzeichnet werden, wenn die Sonde Kontakt mit der Haut verbunden. Dies vereinfacht den Prozess der Zeit sperren und ist die Voraussetzung für alle nachfolgenden EEG-Analysen. Um die Vorbereitungszeit der Säugling EEG-Aufzeichnung zu minimieren haben wir einen veränderten internationalen 10/20 Platzierung Elektrodensystem wo haben wir die Anzahl der Elektroden auf die Mindestanforderung von drei Elektroden (Abbildung 1) reduziert. Die zentrale Stützpunkt Cz Elektrode, wo die schädliche-evozierten Hirnaktivität maximal9,10,11 ist, wurde zusammen mit einem Verweis und eine Masseelektrode eingesetzt.

<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

Schmerz ist eine unangenehme sensorische und emotionale Erfahrung. Bei non-verbale Patienten ist es sehr schwierig, Schmerzen, auch mit Schmerzen-Bewertungs-Tools zu messen. Diese Werkzeuge sind subjektiv oder sekundären physiologischen Indikatoren, die auch gewisse Einschränkungen haben, besonders, wenn die Wirksamkeit der Analgesie erkunden zu bestimmen. Da kortikalen Verarbeitung für Schmerzwahrnehmung unverzichtbar ist, können Gehirn Aktivität Maßnahmen eine sinnvolle Vorgehensweise zur Beurteilung von Schmerzen bei Säuglingen. Hier präsentieren wir eine Methode zur Bestimmung der Nozizeption mit elektrophysiologischen Gehirn Tätigkeit Aufnahmen optimiert für den Einsatz bei Neugeborenen. Um hoch standardisierte und reproduzierbare Schmerzreize erzeugen wir mechanische Stimulation mit einer Flat-Tip-Sonde, z.B.PinPrick, die ist nicht Haut-Abbau und verursacht keine Verhaltensstörungen not angewendet. Das schädliche evozierte Potential ermöglicht die objektive Messung der Nozizeption in non-verbale Patienten. Diese Methode kann bei Neugeborenen bereits 34 Wochen gestational Alter verwendet werden. Darüber hinaus kann es in verschiedenen Situationen wie die Messung der Wirksamkeit von analgetische oder betäubende Medikamente angewendet werden.

Abbildung 1 zeigt die schematische Darstellung der Positionierung mithilfe der veränderten internationalen 10/20 Platzierung Elektrodensystem Elektrode. Abbildung 2 zeigt die EEG-Aktivität aufgezeichnet kurz vor und nach Anwendung einer einzigen schädliche Stimulus mit einer Flat-Tip Sonde mit 32 mN Kraft Stimulation aufgetreten wie beschrieben in das Protokoll, das Neugeborene Rechte Hand (Abbildung 2A</s...

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

Elektrophysiologische Messungen der schädlichen-evozierten Hirnaktivität beim Neugeborenen mit einem Flat-Tip Sonde gekoppelt, Elektroenzephalographie

Schmerzen bei non-verbale Patienten zu messen, ist eine Herausforderung. In dieser Studie verbinden wir EEG-Aufzeichnung mit der Stimulation mit einer Flat-Tip-Sonde, um schädliche-evozierten Hirnaktivität in objektiver Weise zu erkennen.

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

Segmentierung und Messung von FAT-Volumes in Murine Obesity Modellen mithilfe von Röntgen-Computertomographie

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

Forschung

Medizin

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

Epidurale Intrakranielle Druckmessung in Ratten mit einem LWL-Druckaufnehmer

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

Die Messung und Behandlung von Unterdrückung in Amblyopie

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 Hirn Ultraschall-Bildgebung bei Neugeborenen

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

Molecular Probe-Optimierung, um Zellmortalität in einem photosynthetische Organismen Bestimmen (<em&gt; Microcystis aeruginosa</em&gt;) Mittels Durchflusszytometrie

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

Transkutane Mikrozirkulatorische Imaging in Frühgeborenen

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

Mit Saccadometry mit Deep Brain Stimulation Normale und Pathologische Funktion des Gehirns zu studieren

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 Metals im Hirngewebe durch Laserablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry (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

Wiederholte Messung der Atemmuskelaktivität und Ventilation in Mausmodellen von neuromuskulären Erkrankungen

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