태아 뇌파

Fetal EEG
태아 뇌파
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활성 뉴런 그룹이 EEG를 이용해 두피 표면에 기록할 수 있는 전류를 생성한다.
동의어산전 뇌파

태아 뇌파 검사는 태아의 뇌에서 발생하는 전기적 변동의 기록을 포함한다. 의사와 과학자들은 수면 상태, 잠재적 발작 또는 혼수상태와 같은 뇌 활동을 감지하고 특징짓기 위해 뇌파 활동을 사용한다. EEG는 기록 전극 근처에서 전기적 활동을 포착한다. 신경 전기 활동의 대다수는 피라미드형 뉴런의 세포체에서 그들의 아피셜 덴드라이트로 전류가 흐르면서 발생하는데, 이 전류가 다른 뉴런의 흥분 입력으로 인해 탈분극화된다. 가장 정확한 신호를 기록하기 위해 과학자들은 기록 전극과 탐지하려는 신경 활동 사이의 거리를 최소화하려고 노력한다. 자궁 내 태아에 전극을 부착하기 어려운 점을 감안해 의사와 과학자들은 태아의 뇌 활동을 기록하기 위해 다양한 기술을 사용한다.

출생 전 전기 뇌 활동을 기록하는 가장 일반적인 세 가지 기술은 다음과 같다.

  • 수술 중 태아의 두피에 전극을 직접 부착
  • 세 번째 3번 째 시간 동안 태아의 활동을 기록하기 위해 모복부 또는 자궁경부에 전극을 부착한다.
  • 분만 및 분만 시 신생아의 두피에 전극 부착

가장 어린 태아의 기록은 43일에서 45일 사이에 잉태되었고 신생아에게서 관찰된 몇몇 EEG 특징을 보여주었다.[1]

역사

1942년 린들리 박사는 임신한 아내의 아랫배에서 나오는 전기녹음이 신생아의 두피에서 나오는 전기녹화와 닮아 있다는 것을 눈치채고 태아의 뇌에서 첫 전기활동을 기록했다.[2] 후속조치를 위해 1955년 베른스틴, 보르코프스키, 프라이스는 산모 복부와 자궁경부에서 기록된 32개의 태아 EEG를 검사하고 묘사했다.[3] 그러나 과학자들이 태아의 두피에 전극을 부착할 수 없었기 때문에, 연속적인 기록은 얻기 어려웠다. 흡착판 전극의 발명으로, 의사들은 노동과 분만 중에 같은 뇌의 위치로부터 연속적인 기록을 얻을 수 있었다. 1955년부터 1976년까지 많은 과학 단체들이 산모 복부에 배치한 전극이나 검경을 이용해 자궁경부에 배치한 전극으로 EEG 녹음을 만들었고, 기법은 계속 향상되었다.[4]

1980년대에 기능적 MRI나 자기 뇌파 검사는 인간의 뇌 발달에 대한 태아 연구를 위한 주요한 연구 도구가 되었지만 태아 EEG는 태아의 수면 상태 또는 태아의 고통을 결정하기 위한 임상 환경에서 우세했다.[5][6][7][8]

태아 EEG 패턴

건강한 신생아들은 "불연속"과 "추적 교대" 활동으로 묘사되는 두 가지 전기 활동 패턴을 보여준다. "불연속" 전기적 활동은 저주파파가 뒤따르는 전기적 활동의 급격한 버스트를 기술하고, "추적 교대" 전기적 활동은 급격한 버스트 다음에 짧은 고진폭 구간을 기술한다.[4] 미량 교대 작용은 조용한 수면과 상관관계가 있다.[8] 세 번째 3개월에서, 정상적으로 발달하는 태아는 정상 신생아에서 측정된 것과 유사한 불연속적이고 미량 교대형 패턴을 보인다.[9] 흥미롭게도, 임신 전 유아가 임신 연령이 높아질수록, 낮은 주파수 파동과 추적 교대 활동을 보일 가능성이 더 높다; 불연속적인 활동은 나이가 들수록 더 드물어진다.[10]

기술

임신 중절 수술로 인한 기록

1955년과 1961년 사이에 윈슬로 보르코프스키와 제퍼슨 메디컬 칼리지 병원의 의사인 리처드 베른스틴은 자궁외 임신 중 제거되고 뇌에서 녹음된 태아를 일시적으로 보존했다. 연구팀은 바늘 전극을 이용해 뇌 표면 아래 3mm와 1cm 지점에서 뇌 활동을 기록했다.[1] 이 전극들은 두개 조직을 관통하여 주변 근육의 전기적 간섭 문제를 해결한다.

보르코프스키와 베른스틴이 연구한 가장 어린 태아는 임신 후 43일에서 45일 사이였으며, 길이가 16mm에 불과했다. 수태 후 45일이면 뇌는 앞으로 구부러지고 태아의 몸 전체와 거의 비슷한 크기여서 이런 깊은 기록이 가능하다.[1] 45일 된 태아의 전기 신호는 임신 마지막 3개월의 건강한 신생아, 미숙아, 태아에서 관찰된 "불연속" 패턴을 닮았다.[11] 의사들은 또한 성인의 "수면 스핀들"과 유사한 패턴을 관찰했다.[1] 과학자들은 태아가 자궁 밖에서 생존할 수 없기 때문에 뇌사 패턴을 지속적으로 관찰할 때까지 기록을 계속했다.[11]

모복부로부터의 녹음

가장 정확한 뇌신호를 기록하기 위해 과학자들은 초음파를 이용해 산모의 복부에 있는 전극을 태아의 머리와 최대한 가깝게 함으로써 기록 전극과 태아의 피질 사이의 거리를 최소화하려고 노력한다. 태아의 원래 뇌파검사는 모성 복부를 통한 기록에서 나왔다.[1][2] 그러나 어머니의 심장, 복부, 자궁근육에서 나오는 전기적 활동은 모두 태아 EEG 기록에서 유물을 만들어낸다. 유물은 EEG에 의해 감지된 전기적 활동으로 과학자가 측정하고 싶지 않은 출처를 제공한다. 근육은 20~100Hz 범위에서 전기적 활동을 일으키며,[12] 자궁벽은 자궁내 압력과 관련된 느린 파동 활동과 빠른 파동 활동을 일으킨다.[13] 게다가, 모성 심장 박동은 모든 전극의 녹음을 지배하며 컴퓨터 알고리즘으로 걸러져야 한다.[6]

모복부나 자궁경부의 기록은 모성피부와 태아피질 사이에 5cm 미만의 조직을 가지고 있다. 인간의 대표적인 느린 파동은 진폭으로 100~500mV이지만 신경 활동과 기록 전극 사이의 거리의 제곱과 함께 전압 강도가 감소한다.[14] 현대적인 기술에도 불구하고 과학자들은 자궁 밖에서 기록된 뇌 활동을 감지하는 데 여전히 어려움을 겪고 있다.[6]

작업 중 두피에서 녹음

의사들은 분만과 분만 중에 태아의 두피에 흡입컵 전극을 부착함으로써 모성 심장박동과 자궁 근육의 간섭 없이 태아의 EEG를 안전하게 기록할 수 있다. 이 전극들은 석션으로 제자리에 고정되며, 산모의 양막이 부러지고 자궁경부가 3cm까지 확장되면 바로 적용할 수 있다.[7] 흡착컵 전극의 장점은 모복부의 전극과 달리 동일한 태아의 뇌 위치에서 연속 녹음을 제공한다는 점이다.

작업 전이나 작업 중 모두 태아 EEG에서 미량 교대형 패턴을 관찰할 수 있다.[7] 미량 교대 패턴은 신생아들의 조용한 수면과 상관관계가 있다.[8] 활성 렘수면 동안 태아의 EEG 기록은 대부분 저전압 빠른 활동을 보여준다. 조용한 비 REM 수면 동안 태아의 EEG 기록은 대부분 고전압 느린 활동을 보여준다. 놀랍게도 태아는 대부분의 시간을 수고와 분만으로 보낸다.[8]

참조

  1. ^ a b c d e Borkowski, Winslow J.; Bernstine, Richard L. (1955-05-01). "Electroencephalography of the Fetus". Neurology. 5 (5): 362–5. doi:10.1212/WNL.5.5.362. ISSN 0028-3878. PMID 14370391.
  2. ^ a b Lindsley, Donald B. (1942). "Heart and Brain Potentials of Human Fetuses in Utero". The American Journal of Psychology. 55 (3): 412–416. doi:10.2307/1417473. JSTOR 1417473.
  3. ^ Bernstine, Richard L.; Borkowski, Winslow J.; Price, A.H. (1955). "Prenatal fetal electroencephalography". American Journal of Obstetrics and Gynecology. 70 (3): 623–630. doi:10.1016/0002-9378(55)90357-4. ISSN 0002-9378. PMID 13238507.
  4. ^ a b Anderson, Amy L.; Thomason, Moriah E. (2013). "Functional plasticity before the cradle: A review of neural functional imaging in the human fetus". Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 37 (9): 2220–2232. doi:10.1016/j.neubiorev.2013.03.013. ISSN 0149-7634. PMID 23542738. S2CID 45733681.
  5. ^ Abtahi, Farhad (2011-06-01). Feasibility of fetal EEG recording (Thesis).
  6. ^ a b c Qureshi, Adnan I.; Miran, Muhammad Shah; Li, Shijing; Jiang, Meijing (2016). "Ultrasound-Guided Second Trimester Fetal Electroencephalography in Two Pregnant Volunteers: A Technical Note". Journal of Vascular and Interventional Neurology. 9 (1): 60–65. ISSN 1941-5893. PMC 4925756. PMID 27403226.
  7. ^ a b c Rosen, M. G.; Scibetta, J. J.; Hochberg, C. J. (1970). "Human fetal electroencephalogram. 3. Pattern changes in presence of fetal heart rate alterations and after use of maternal medications". Obstetrics and Gynecology. 36 (1): 132–140. ISSN 0029-7844. PMID 5422079.
  8. ^ a b c d Thaler, Israel; Boldes, Raphael; Timor-Tritsch, Ilan (2000). "Real-Time Spectral Analysis of the Fetal EEG: A New Approach to Monitoring Sleep States and Fetal Condition during Labor". Pediatric Research. 48 (3): 340–345. doi:10.1203/00006450-200009000-00013. ISSN 0031-3998. PMID 10960500.
  9. ^ Sokol, R.J.; Rosen, M.G. (1974). "The fetal electroencephalogram". Clinics in Obstetrics and Gynaecology. 1 (1): 123–138. PMID 4471493.
  10. ^ André, M.; Lamblin, M.-D.; d'Allest, A.M.; Curzi-Dascalova, L.; Moussalli-Salefranque, F.; Nguyen The Tich, S.; Vecchierini-Blineau, M.-F.; Wallois, F.; Walls-Esquivel, E. (2010). "Electroencephalography in premature and full-term infants. Developmental features and glossary". Neurophysiologie Clinique/Clinical Neurophysiology. 40 (2): 59–124. doi:10.1016/j.neucli.2010.02.002. ISSN 0987-7053. PMID 20510792. S2CID 207097630.
  11. ^ a b Bernstine, Richard Lee (1961). Fetal electrocardiography and electroencephalography. Thomas. pp. 63–69.
  12. ^ Urigüen, Jose Antonio; Garcia-Zapirain, Begoña (2015-04-02). "EEG artifact removal—state-of-the-art and guidelines". Journal of Neural Engineering. 12 (3): 031001. Bibcode:2015JNEng..12c1001U. doi:10.1088/1741-2560/12/3/031001. ISSN 1741-2560. PMID 25834104.
  13. ^ Devedeux, Dominique; Marque, Catherine; Mansour, Souheil; Germain, Guy; Duchêne, Jacques (1993). "Uterine electromyography: A critical review". American Journal of Obstetrics and Gynecology. 169 (6): 1636–1653. doi:10.1016/0002-9378(93)90456-s. ISSN 0002-9378. PMID 8267082.
  14. ^ Campbell, Ian G. (2009). "EEG Recording and Analysis for Sleep Research". Current Protocols in Neuroscience. 49 (1): 10.2.1–10.2.19. doi:10.1002/0471142301.ns1002s49. ISSN 1934-8584. PMC 2824445. PMID 19802813.