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 ønsker å erkjenne Caroline Hartley og Rebeccah Slater (avdeling av pediatri, University of Oxford, UK) for kritisk gjennomgang våre papir og Walter Magerl (avdeling av nevrofysiologi, Center for biomedisin og medisinsk teknologi Mannheim (CBTM), Universitetet i Heidelberg, Tyskland) for å støtte oss med teknisk utstyr og kunnskap.

Studien ble godkjent av de kompetente etikk komiteen i Nordvest Sveits (EKNZ 2015-079) og informert skriftlig samtykke fra foresatte for deltakeren ble innhentet før måling.
1. forberedelse
<ol><li>Kontroller at babyen er utlignet. Det bør være rolig og utlignede, uten suge bevegelser under innspillingen på grunn av bevegelsen gjenstander. Barnet kan sover9.</li>
	<li>Måle neonate's hodeomkrets med et målebånd å definere størrelsen på EEG cap.</li>
	<li>Ide...

<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>

Tilnærmingen presenteres her viser hvordan skadelige utløste hjernen aktivitet i nyfødte kan måles på en objektiv måte bruker EEG opptak og flat-tip sonde stimulators gjelder eksperimentelle skadelige stimuli. Denne teknikken kan brukes i forskjellige kliniske innstillinger for å oppdage nociception, f.eks i ikke-verbal personer som nyfødte. Den fullstendige studien kan gjøres innen 15 min, inkludert å plassere barnet, identifisere, forbereder og montering elektrodene, og til slutt bruke og opptak 50 s...

Smerte er en ubehagelig sensor og følelse erfaring forbundet med faktisk eller muligheter tissue skade eller omtalt slik skade1. Manglende evne til å kommunisere verbalt negate ikke muligheten for at en person opplever smerte, men gjør det svært utfordrende å vurdere smerte-lindrende behandling, for eksempel i nyfødte2. Flere atferdsmessige og fysiologiske indikatorer brukes til å vurdere smerter hos ikke-verbal pasienter. Valget avhenger av stimulans, gestasjonsalder og miljø der nyfødte er embeded3,4,5forskjellige skalaer er utviklet gjennom årene. Disse smerte vurderingsmetoder stole heller på den rater tolkning eller de krever andre fysiologiske indikatorer.
I denne videoen presenterer vi en metode for å vurdere nociception med elektrofysiologiske opptak optimalisert for bruk i nyfødte. Nociception er definert som neural prosessen med å kode skadelige stimuli. Dermed er quantitating nociception en elegant og objektive metoden for å bestemme nevrale inndata i en ikke-verbal person. Videre er kortikale aktivitet oppdaget av Elektroencefalogram (EEG) korrelert med intensiteten av skadelige hendelser5,6.
Metoden som presenteres her kombinerer EEG opptak med skadelige stimuli produsert av en mekanisk stimulering med en flat-tip sonde, også kalt en pinprick7, hvilke er ikke huden grensesprengende og ikke forårsaker atferdsmessige nød6. Det har vist, at nociception følgende poengterer stimulering er overveiende formidlet av Aδ-fiber, gjør ikke trenger en hud bryte lesjon8 og omfanget av den nociceptive-spesifikt potensielle ikke er avhengig sove begrunne9. Sonden er godt akseptert også av foreldre når du bruker denne metoden i studien omgivelser med nyfødte. Sonden er elektronisk knyttet til EEG innspillingssystem muliggjør EEG innspillingen skal merkes nøyaktig når proben kontakter huden. Dette sterkt forenkler prosessen med tid låsing og forutsetningen for alle etterfølgende EEG analyser. For å minimere Tilberedningstid av spedbarn EEG opptaket brukt vi en modifisert internasjonalt 10/20 elektrode plassering system der vi redusert antall elektroder til minimumskravet av tre elektroder (figur 1). Sentrale toppunktet Cz elektroden, der skadelige utløste hjerneaktiviteten er maksimal9,10,11, ble brukt sammen med en referanse og en bakken elektroden.

<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 sensor og følelse erfaring. I ikke-verbal pasienter er det svært vanskelig å måle smerte, selv med smerter vurdering verktøy. Disse verktøyene er subjektive eller bestemme sekundære fysiologiske indikatorer som også har visse begrensninger spesielt når utforske effektiviteten av analgesi. Kortikale behandling er avgjørende for smerte oppfatning, kan hjernen aktivitet tiltak gi en nyttig tilnærming for å vurdere smerter hos spedbarn. Her presenterer vi en metode for å vurdere nociception med elektrofysiologiske hjernen aktivitet opptak optimalisert for bruk i nyfødte. For å produsere svært standardisert og reproduserbar skadelige stimuli brukt vi mekanisk stimulering med en flat-tip sonde, f.eksPinPrick, som er ikke huden grensesprengende og forårsaker ikke atferdsmessige lidelse. Skadelige vakte potensialet kan objektiv måling av nociception i ikke-verbal pasienter. Denne metoden kan brukes i nyfødte så tidlig som 34 uker gestasjonsalder. Dessuten kan det brukes i forskjellige situasjoner som måler effekten av smertestillende eller anestesi narkotika.

Figur 1 er diagrammatisk representasjon av elektroden posisjonering ved hjelp av det endrede internasjonale 10/20 elektrode plassering systemet. Figur 2 viser EEG aktiviteten kort tid før og etter en enkelt skadelige stimulans med en flat-tip sonde med 32 mN kraft, stimulering oppstod som beskrevet i protokollen for å neonate's høyre hånd (figur 2A). Skadelige utløste svaret vises på ca 300 ms ...

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 måling av skadelige utløste hjerneaktiviteten i nyfødte ved hjelp av en Flat-tip sonde koblet til Elektroencefalogram

Måle smerte i ikke-verbal pasienter er en utfordring. I denne studien kombineres EEG opptak med stimulering bruke en flat-tip sonde for å oppdage skadelige utløste hjerneaktivitet på en objektiv måte.

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 av fett Volumene i murine Fedme modeller med X-ray Datatomografiscanning

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 Intrakraniell Trykkmåling i rotter ved hjelp av en fiberoptisk Pressure Svinger

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

Den Måling og behandling av undertrykkelse 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 Cranial ultralydsavbilding i 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

Molecular Probe Optimization fastslår Cell Dødelighet i en Photosynthetic Organism (<em&gt; Microcystis aeruginosa</em&gt;) Ved hjelp av 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 microcirculatory Imaging in Premature 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

Bruke Saccadometry med dyp hjernestimulering for å studere normal og patologisk hjernefunksjon

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 hjernevev med laser ablasjon - 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

Gjentatt måling av respiratorisk muskelaktivitet og ventilasjon i musemodeller av neuromuskulær Disease

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