Maturazione di una risposta al dolore a livello
cerebrale in neonati prematuri
Dr Lorenzo Fabrizi
Dip. Neuroscienze, Fisiologia e Farmacologia
University College London
[email protected]
L’importanza di studiare il dolore nei neonati
•
~ 13% di tutte le nascite nel Regno
Unito richiede un certo livello di
terapia e 2.5% necessita terapia
intensiva 1
•
Neonati in terapia intensiva
subiscono ~10 procedure
potenzialmente dolorese al giorno 2
•
Poco e’ noto di come il dolore e’
percepito in questa popolazione
1 www.cmamedicaldata.com; 2
Carbajal R, et al. JAMA 2008
L’importanza di studiare il dolore nei neonati
•
Terapie analgesiche sono fornite
solo in meno del 35% dei casi 1
•
80% dei reparti neonatali nel
Regno Unito non ha un protocollo
di valutazione del dolore 2
•
Ci sono conseguenze avverse nello
sviluppo neurologico a seguito di
esperienze dolorose precoci
1 Simons
et al. Arch Pediatr Adolesc Med 2003; 2 Redshaw and Hamilton 2005
Ipotesi precedenti sul dolore neonatale
• Per molti anni si è pensato che i
neonati non sentissero dolore
• Si credeva che il sistema
nervoso centrale fosse troppo
immaturo
• Non è stato fino alla fine degli
anni `80 che emersero metodi
per valutare la risposta
neonatale allo stimolo doloroso
I primi dati sul dolore infantile
Incremento di intensità e
durata del pianto (Owens
and Todt, 1984)
Aumento della
sudorazione palmare
(Harpin and Rutter, 1982)
Caratteristiche
espressive (Grunau
and Craig, 1987)
Aumento della
frequenza
cardiaca(Owens and
Todt, 1984)
Valutazione del dolore
Premature Infant Pain Profile (punteggio PIPP)
Indicatori contestuali
Indicatori espressivi
1.
Sopracciglia
corrugate
2.
Occhi strizzati
3.
Solco naso-labiale
Indicatori fisiologici
1.
Frequenza
cardiaca
2.
Saturazione di
ossigeno
1.
Età gestazionale
2.
Stato
comportamentale
Valutazione del dolore
Andrew Murray
Roger Federer
Crampi muscolari
Sollievo e gioia
Valutazione del dolore in pazienti che non
possono parlare
Movimenti
del corpo
Saturazione
di ossigeno
Vocalizzazione
Frequenza
cardiaca
Espressioni
del viso
Un quadro incompleto della percezione del
dolore
Indicatori generali
Tronco encefalico
movimenti del corpo
tattile
stadio del sonno, pianto
e talamo
nocivo
Indicatori espressivi
Indicatori fisiologici
Fitzgerald and Walker (2008) Nat Clin Pract Neurol
Spina dorsale
La corteccia cerebrale
‘tocco’
‘dolore’
•
Elaborazione corticale è
necessaria per la
percezione o
'consapevolezza' del
dolore
•
Accesso alle informazioni
per altri scopi (ad es.
apprendimento e
memoria)
•
Aree limbiche per la
risposta emotiva
corteccia
talamo
spina dorsale
Input sensoriale
tattile
nocivo
Reparto di terapia intesiva neonatale
Stimolazione innocua
Tocco delicato
Stimolazione nociva
Incisione del tallonne
necessaria clinicamente
11
Monitoraggio multimodale
Brain activity
Brain activity
12
Worley et al. (2012) J Neurosc Methods
Attività cerebrale emodinamica
Spettroscopia agli infrarossi
Sorgente
Rivelatore:
Diodo laser
Fotodiodo
Luce In
Assorbimento e Luce Out
diffusione
Optodi sulla corteccia
somatosensoriale
Slater et al. (2006) J Neurosci
Attività cerebrale emodinamica
Tipica risposta emodinamica ad uno stimolo nocivo
Slater et al. (2006) J Neurosci
Attività cerebrale emodinamica e espressioni del viso
Cambiamenti nell’ espressione del viso
Prima dell’incisione
Dopo l’incisione
Il 36% dei neonati non ha avuto un
cambiamento di espressione
Il 77% dei neonati con nessun
cambiamento di espressione ha
comunque avuto una risposta
emodinamica corticale evocata
Maximum D contralateral [HbT]
Attivita’ cerebrale ed espressioni del viso
r = 0.74
Facial expression score
Slater et al. (2006) J Neurosci
Multimodal recordings
Brain activity
16
Worley et al. (2012) J Neurosc Methods
Attività cerebrale elettrofisiologica
Elettroencefalografia (EEG)
Risposta elettrofisiologica ad uno stimolo
nocivo
Potenziale evento-correlato
Fp2
Fp1
Cz
Fz
F7
EEG di base
F8
FCz
T3
Tocco non nocivo
C3
Cz
C4
CP3
CPz
CP4
T5
T4
Incisione nociva
CPz
T6
O1
O2
-500 stim
500
Time (msec)
25mV
1000
Slater et al. (2010) Euro J Pain
Attivita’ cerebrale e’ multidimensionale
Topografia
Ritmi e frequenze
Tempo di avvenimento
Specifita’ in relazione
allo stimolo
Analisi delle Componenti Principali
40
Ch1
Ch2
Ch3
Ch4
60
Dati
30
-40
0
-5
10
20
30
10
20
30
40
0
60
70
80
90
100
40
50
60
Time (Data Points)
70
80
90
100
PC1
0,6
0
10
20
30
40
50
60
Time (Data points)
70
80
90
100
PC2
1
0,5
0
50
Attivita’
5
10
-10
0
10
Simulazione
20
-20
PC2
40
0
PC wieghts
Amplitude (A.U.)
50
PC1
20
70
0,8
0,4
0,6
0,3
0,4
0,2
0,2
0,1
0
0
1
2
3
4
1
2
3
4
Potenziali nocicettivi evento-correlati
In breve
Dati
Neonati di 35-39 settimane
hanno attività tattili e
nocicettive
specifiche ed
35-39 settimane
sono di
quindi
in grado di
gestazione
discriminare stimolazioni
innocue e nocive a livello
della corteccia
Attivita’
Slater et al. (2010) Euro J Pain
Sviluppo della corteccia cerebrale
24> –3232sett.
sett.
Kostovic I. et al. (2006) Semin Fetal Neonatal Med
Sviluppo della corteccia cerebrale
29 sett.
32 sett.
35 sett.
38 sett.
41 sett.
44 sett.
Kuklisova-Murgasova M.et al. (2011) Neuroimage
Attivita’ neurale in prematurita’
> 35 sett.
< 35 sett.
• Stimolazione visiva
O2
• Stimolazione visiva
O2
•
Burst neurali spontanei, modulati da input sensoriali esterni o
eventi endogeni
•
Probabilmente richiesti per affinare e ottimizzare i circuiti
corticale
Colonnese et al. (2010) Neuron
Emergere della capacita’ di discriminare il dolore
dal tatto
Neonati prematuri
Stimolazione
non nociva
Burst di attivita’
neurale
Neonati a termine
Stimolazione
nociva
Stimolazione
non nociva
Stimolazione
nociva
Potenziali
specifici al tocco
Potenziali
nocicettivi
??
Milh et al. (2007) Cereb Cortex
Potenziali evento-correlati specifici alla modalita’ di stimolo
Soggetti
Prematuri
Eta’ gestinale 28
30
32
33
34
A termine
35
36
37
38
39
40
Stimolazione
tattile
41
42
43
44
Stimolazione
nociva
45
Burst neurali
Soggetti
Prematuri
Eta’ gestionale 28
30
32
Stimolazione
tattile
33
34
A termine
35
36
Stimolazione
nociva
37
38
39
40
41
42
43
44
45
Emergere della capacita’ di discriminare il dolore
dal tatto
Neonati prematuri
Stimolazioni
non nocive
Neonati a termine
Stimolazioni
nocive
Stimolazioni
non nocive
Stimolazioni
nocive
Potenziali
specifici al tocco
Potenziali
nocicettivi
100
90
Incidenza (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
?
Cambiamento dell’elaborazione sensoriale
Cambiamenti nell’elaborazione sensoriale
•
All'inizio dello sviluppo stimoli nocivi e
innocui evocano burst neuronali
•
Tali risposte generiche iniziali
sembrano codificare l’intensità della
stimolazione
•
A 35-37 settimane di gestazione:
passaggio da generici burst neurali
distribuiti in modo uniforme ad attività
neuronali specifiche allo stimolo
•
Questo cambiamento può indicare la
maturazione di processi corticali
necessari per la discriminazione
sensoriale
Ringraziamenti
Dr Judith Meek
Prof Maria Fitzgerald
Dr Stewart Boyd
Ms Debbie Patten
Prof Sofia Olhede
Mr Alan Worley
Ms Jan Yoxen
Dr Rebeccah Slater
