胎児脳波

胎児脳波
活動的なニューロンのグループが電流を発生させ、EEG を使用して頭皮の表面で記録することができます。
同義語	出生前脳波

胎児脳波記録法（出生前EEGとも呼ばれる）には、胎児の脳から生じる電気的変動の記録が含まれます。医師や科学者はEEGを使用して、睡眠状態、潜在的な発作、昏睡のレベルなどの脳活動を検出し、特徴付けます。EEGは、記録電極付近の電気活動を捕捉します。神経の電気活動の大部分は、錐体ニューロンの細胞体から頂端樹状突起への電流の流れから生じ、他のニューロンからの興奮性入力によって脱分極します。最も正確な信号を記録するために、科学者は記録電極と検出したい神経活動との間の距離を最小限にしようとします。子宮内の 胎児に電極を取り付けるのは難しいため、医師や科学者はさまざまな技術を使用して胎児の脳活動を記録します。

出生前の脳の電気的活動を記録するための最も一般的な 3 つの手法は次のとおりです。

• 胎児の外科的除去中に胎児の頭皮に直接電極を取り付ける
• 妊娠後期の胎児の活動を記録するため、母体の腹部または子宮頸部に電極を取り付ける
• 出産時に乳児の頭皮に電極を取り付ける。

最年少胎児の記録は妊娠43日から45日の間に行われ、新生児に観察されるいくつかの脳波の特徴が明らかになった。^[1]

1942年、リンズリー博士は、妊娠中の妻の下腹部から記録された電気信号が新生児の頭皮から記録された電気信号と似ていることに気づき、胎児の脳から初めて電気信号を記録しました。^[2]その後、1955年にバーンスタイン、ボルコウスキー、プライスは、出産中に母親の腹部と子宮頸部から記録された32の胎児脳波を調べて説明しました。^[3]しかし、科学者は胎児の頭皮に電極を貼り付けることができなかったため、連続記録を取得することは困難でした。吸引カップ電極が発明されたことで、医師は出産中に同じ脳の場所から連続記録を取得できるようになりました。1955年から1976年にかけて、多くの科学者グループが母親の腹部に置いた電極、または腟鏡を使用して子宮頸部に置いた電極から脳波を記録し、技術は改善され続けました。^[4]

1980年代には、機能的MRIや脳磁図が人間の脳の発達の出生前研究のための主要な研究ツールとなったが、胎児の睡眠状態や胎児の苦痛を判断するための臨床現場では胎児脳波が主流であった。^{[5] [6] [7] [8]}

健康な新生児は、「不連続」および「トレース交互」活動として説明される 2 つの電気活動パターンを示します。「不連続」電気活動は、鋭い電気活動のバーストの後に低周波が続くことを表します。「トレース交互」電気活動は、鋭いバーストの後に短い高振幅間隔が続くことを表します。^[4] トレース交互活動は、静かな睡眠と相関関係があります。^[8]妊娠後期には、正常に発育している胎児は、正常な新生児から測定されるものと類似した不連続およびトレース交互パターンを示します。^{[9]興味深いことに、早産児は在}胎期間が進むにつれて、低周波波とトレース交互活動を示す可能性が高くなります。早産児が生まれる年齢が高くなるほど、不連続活動はよりまれになります。^[10]

1955年から1961年にかけて、ジェファーソン医科大学病院の医師であるウィンスロー・ボルコウスキーとリチャード・バーンスタインは、子宮外妊娠で摘出された小さな胎児を一時的に保存し、その脳の記録を行った。研究チームは針電極を使用して、脳表面から3ミリメートルと1センチメートル下の脳の活動を記録した。^[1]これらの電極は頭蓋組織を貫通し、近くの筋肉からの電気的干渉の問題を解決した。

ボルコウスキーとバーンスタインが研究した最も若い胎児は受胎後43日から45日の間であり、長さはわずか16mmでした。受胎後45日では、脳は前方に曲がり、胎児の全身とほぼ同じ大きさになり、これらの深い記録が可能になりました。^[1] 45日齢の胎児の電気信号は、健康な新生児、未熟児、妊娠後期の胎児に見られる「不連続」パターンに似ていました。^{[11]医師たちは、成人の「}睡眠紡錘波」に似たパターンも観察しました。 ^{[1]科学者たちは、胎児が子宮の}外では生きられないため、脳死のパターンが一貫して観察されるまで記録を続けました。 ^[11]

最も正確な脳信号を記録するために、科学者は超音波を使用して母体腹部の電極を胎児の頭にできるだけ近づけ、記録電極と胎児皮質の距離を最小化しようとします。元の胎児 EEG は母体腹部からの記録から得られました。 ^{[1] [2]}しかし、母親の心臓、腹部、子宮の筋肉からの電気活動はすべて、胎児 EEG 記録にアーティファクトを作成します。アーティファクトとは、科学者が測定したくないソースからの電気活動が EEG によって検出されたものです。筋肉は 20～100 Hz の範囲で電気活動を作成し、^[12]子宮壁は子宮内圧に関連する低速波活動と高速波活動を作成します。^[13]さらに、母体の心拍はすべての電極の記録を支配しているため、コンピューター アルゴリズムでフィルター処理する必要があります。^[6]

母親の腹部または子宮頸部からの記録では、母親の皮膚と胎児の皮質の間に5cm未満の組織しかありません。典型的な人間の低速波の振幅は100〜500mVですが、^[14]電圧の強さは神経活動と記録電極間の距離の2乗で低下します。現代の技術をもってしても、科学者は子宮外から記録された脳活動を検出するのがまだ困難です。^[6]

医師は、陣痛や出産時に胎児の頭皮に吸引カップ電極を取り付けることで、母体の心拍や子宮筋の干渉を受けることなく、胎児の脳波を安全に記録することができます。これらの電極は吸引力で所定の位置に保持され、母親の羊膜が破れて子宮頸管が3cmに開いたらすぐに取り付けることができます。^[7]吸引カップ電極の利点は、母体の腹部に電極を取り付ける場合とは異なり、胎児の脳の同じ場所から継続的に記録できることです。

出産前と出産中の両方で、胎児の脳波に痕跡交互パターンが観察されます。^[7]痕跡交互パターンは、新生児の静かな睡眠と相関関係があります。^[8]活発なレム睡眠中、胎児の脳波記録は主に低電圧の高速活動を示します。静かなノンレム睡眠中、胎児の脳波記録は主に高電圧の低速活動を示します。驚くべきことに、胎児は出産のほとんどの時間を眠って過ごします。^[8]