RU2107507C1 - Method to stimulate nerves - Google Patents
Method to stimulate nerves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2107507C1 RU2107507C1 RU94005400A RU94005400A RU2107507C1 RU 2107507 C1 RU2107507 C1 RU 2107507C1 RU 94005400 A RU94005400 A RU 94005400A RU 94005400 A RU94005400 A RU 94005400A RU 2107507 C1 RU2107507 C1 RU 2107507C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- toxin
- nerve
- muscle
- effect
- stimulation
- Prior art date
Links
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 title claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 206010061592 cardiac fibrillation Diseases 0.000 claims abstract description 4
- 230000002600 fibrillogenic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000520 microinjection Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000002795 scorpion venom Substances 0.000 claims description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003053 toxin Substances 0.000 abstract description 19
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 abstract description 19
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 230000036403 neuro physiology Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 210000000578 peripheral nerve Anatomy 0.000 abstract description 2
- 241000239226 Scorpiones Species 0.000 abstract 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 3
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 3
- 229940053973 novocaine Drugs 0.000 description 3
- MFDFERRIHVXMIY-UHFFFAOYSA-N procaine Chemical compound CCN(CC)CCOC(=O)C1=CC=C(N)C=C1 MFDFERRIHVXMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 2
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 229930195712 glutamate Natural products 0.000 description 2
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 210000002027 skeletal muscle Anatomy 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 206010028293 Muscle contractions involuntary Diseases 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000036982 action potential Effects 0.000 description 1
- 239000000729 antidote Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 210000003461 brachial plexus Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 231100000673 dose–response relationship Toxicity 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002695 general anesthesia Methods 0.000 description 1
- 231100000636 lethal dose Toxicity 0.000 description 1
- 210000002988 lumbosacral plexus Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000007830 nerve conduction Effects 0.000 description 1
- 210000004126 nerve fiber Anatomy 0.000 description 1
- 230000007383 nerve stimulation Effects 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 229940124547 specific antidotes Drugs 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 210000002972 tibial nerve Anatomy 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к нейрофизиологии и нейрохирургии и может быть использовано для локальной стимуляции нервных стволов и сплетений. The invention relates to experimental medicine, namely to neurophysiology and neurosurgery and can be used for local stimulation of nerve trunks and plexuses.
Известен "Способ подкожной стимуляции нервов или локальной деструкции тканей" по пат. США N 4343301, в соответствии с которым стимуляцию осуществляют с помощью низкочастотных звуковых колебаний. Однако этот способ требует наличия специальной аппаратуры, преобразователей и не обеспечивает локального воздействия, например, при внутрипучковой стимуляции нервного ствола. The well-known "Method of subcutaneous stimulation of nerves or local destruction of tissues" according to US Pat. US N 4343301, in accordance with which the stimulation is carried out using low-frequency sound vibrations. However, this method requires special equipment, converters and does not provide local effects, for example, with intra-beam stimulation of the nerve trunk.
Известен также способ химической стимуляции изолированного нерва лягушки путем изменения химического состава внешней среды. (См. Руководство по физиологии. - М. : Наука, 1975 г., с. 227 - 228). Этот способ малоприменим в условиях целостного организма и особенно в анатомически труднодоступных местах, т. к. требует полного выделения участка нерва, по длине достаточного для помещения в специальную камеру с раствором изменяемого состава. There is also known a method of chemical stimulation of an isolated nerve of a frog by changing the chemical composition of the external environment. (See the Guide to physiology. - M.: Science, 1975, p. 227 - 228). This method is of little use in a holistic organism, and especially in anatomically inaccessible places, because it requires the complete isolation of a nerve section, sufficient in length to be placed in a special chamber with a solution of variable composition.
Наиболее близким к предлагаемому является способ химической стимуляции нейронов, описанный в статье А.А. Александрова и др. "Влияние внутрикортикальной химической стимуляции на фоновую активность нейронов сенсомоторной коры мозга кошки" (см. Нейрофизиология, 1982 г, т. 14, N 4, с. 347 - 352). Closest to the proposed is a method of chemical stimulation of neurons described in article A.A. Aleksandrova et al. “The effect of intracortical chemical stimulation on the background activity of neurons of the sensorimotor cortex of the brain of a cat” (see Neurophysiology, 1982, vol. 14, No. 4, pp. 347–352).
Этот способ осуществляют путем микроионофореза глутамата в нейроны коры мозга. Однако данный способ технически сложен, требует изготовления специальных микроэлектродов, электронного инжектора, практически трудноосуществим при хемостимуляции нервных сплетений. Кроме того, глутамат не оказывает стимулирующего действия на периферические нервы. This method is carried out by microionophoresis of glutamate into neurons of the cerebral cortex. However, this method is technically complicated, requires the manufacture of special microelectrodes, an electronic injector, and it is practically difficult to perform during chemostimulation of the nerve plexuses. In addition, glutamate does not have a stimulating effect on the peripheral nerves.
Цель изобретения - осуществление эффективной локальной стимуляции анатомически труднодоступных нервных структур. The purpose of the invention is the implementation of effective local stimulation of anatomically difficult to reach nerve structures.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве стимулятора используют токсин скорпиона в дозах 0,1 - 1,0 мкг в объеме 5 - 10 мкл физиологического раствора, который вводят путем микроинъекции под эпиневрий с последующим визуальным наблюдением фибрилляции стимулируемой этой нервной структурой мышцы или регистрации ее электромиограммы. This goal is achieved by the fact that a scorpion toxin is used as a stimulant in doses of 0.1 - 1.0 μg in a volume of 5 - 10 μl of physiological saline, which is administered by microinjection under epineuria followed by visual observation of fibrillation of the muscle stimulated by this nervous structure or recording it electromyograms.
На фиг. 1А дана электромиограмма икроножной мышцы крысы в ответ на введение (отмечено стрелкой) в большеберцовый нерв токсина скорпиона (1) и физиологического раствора (2) и динамика (фиг. 1Б) амплитуды ЭМГ после однократного введения токсина; на фиг. 2 - антидотное действие новокаина, снимающего стимулирующее действие токсина; на фиг. 3 - доза-зависимый характер стимулирующего действия токсина; на фиг. 4 - потенциалы действия икроножной мышцы и ее ЭМШ до и после введения токсина и физиологического раствора, иллюстрирующие безвредность используемой дозы токсина. In FIG. 1A, an electromyogram of rat gastrocnemius muscle is given in response to the introduction (indicated by an arrow) of the scorpion toxin (1) and physiological saline (2) and dynamics (Fig. 1B) of EMG amplitude into the tibial nerve after a single injection of the toxin; in FIG. 2 - antidote effect of novocaine, which removes the stimulating effect of the toxin; in FIG. 3 - dose-dependent nature of the stimulating effect of the toxin; in FIG. 4 - action potentials of the gastrocnemius muscle and its EMS before and after administration of the toxin and physiological saline, illustrating the harmlessness of the used dose of the toxin.
Способ осуществляют следующим образом. Под общим наркозом у животного (крыса, кошка, др.) оперативным путем обнажают исследуемое нервное сплетение (плечевое, поясничное, др.) Готовят раствор токсина из расчета 0,2 мкг токсина на 10 мкл физиологического раствора. Приготовленный раствор набирают в шприц для микроинъекций. соединенный с помощью гибкого шланга с инъекционной иглой, вводят субэпиневрально иглу в исследуемую ветвь нервного сплетения и инъецируют раствор токсина. Благодаря наличию гибкого сочленения иглы и шприца можно произвести введение химического стимулятора в анатомически труднодоступную зону, например, плечевое или поясничное сплетение. Далее осуществляют визуальное наблюдение фибрилляция соответствующей мышцы или регистрацию ее электромиограммы, причем фибрилляцию мышцы или увеличение амплитуды ЭМГ наблюдают через 5 - 10 с после инъекции в течение 15 - 20 мин (см. фиг. 1А), что свидетельствует о том, что стимулирующий нервный пучок иннервирует данную мышцу. Для сравнения: механическое раздражение нерва объемом вводимого физиологического раствора (10 мкл) практически не оказывает возбуждающего действия (фиг. 1А). Для прекращения стимулирующего действия токсина на высоте его эффекта в ветвь нервного сплетения или нервный ствол инъецируют 0,5%-ный раствор новокаина и практически мгновенно получают блокирующий эффект (см. фиг. 2)
Стимулирующее действие токсина на нерв зависит от дозы и характеризуется линейной зависимостью в диапазоне 0,1 - 1,0 мкг (см. фиг. 3). Дозы меньшие, чем 0,1 мкг, малоэффективны, действие доз, больших 1,0 мкг, характеризуется насыщением и, следовательно, их применение нецелесообразно.The method is as follows. Under general anesthesia in an animal (rat, cat, etc.), the studied nerve plexus (brachial, lumbar, etc.) is exposed operatively by way of a toxin solution at the rate of 0.2 μg of toxin per 10 μl of physiological saline. The prepared solution is drawn into a syringe for microinjection. connected with a flexible hose to an injection needle, subepineurally insert the needle into the studied branch of the nerve plexus and inject the toxin solution. Due to the flexible joint of the needle and syringe, it is possible to introduce a chemical stimulant into the anatomically inaccessible zone, for example, the brachial or lumbar plexus. Next, visual observation of fibrillation of the corresponding muscle or registration of its electromyogram is carried out, moreover, muscle fibrillation or an increase in the EMG amplitude is observed 5-10 seconds after injection for 15-20 minutes (see Fig. 1A), which indicates that the stimulating nerve bundle innervates this muscle. For comparison: mechanical irritation of a nerve with the volume of injected saline solution (10 μl) has practically no stimulating effect (Fig. 1A). To stop the stimulating effect of the toxin at the height of its effect, a 0.5% solution of novocaine is injected into the nerve plexus branch or nerve trunk and a blocking effect is obtained almost instantly (see Fig. 2)
The stimulating effect of the toxin on the nerve depends on the dose and is characterized by a linear relationship in the range of 0.1 - 1.0 μg (see Fig. 3). Doses smaller than 0.1 μg are ineffective, the effect of doses greater than 1.0 μg is characterized by saturation and, therefore, their use is inappropriate.
Локальность воздействия токсина полностью определяется его первичным депо в месте инъекции и обусловлена высокой селективностью связывания с мембраной нервных волокон. Это доказывается параметрами фармакокинетики меченого 1251 токсина: период полувыведения t
Безвредность токсина доказывается обратимостью его эффекта, оцениваемого по сохранению проводимости нерва после субэпиневрального введения максимальной из используемых доз. Это хорошо иллюстрируется фиг. 4, где 1А - фоновый ПД мышцы при одиночном раздражении нерва, 1Б - ЭМГ мышцы после введения в нерв физиологического раствора, 2А - фоновый ПД мышцы, 2Б - ЭМГ через 1 мин после введения в нерв 1 мкг токсина, 3А - ПД мышцы через 15 мин после введения токсина, 3В - ПД мышцы через 25 мин после введения токсина. Калибровка для ПД: амплитуда 1мВ, длительность 10 мс, для ЭМШ: амплитуда 100 мкВ, длительность 200 мс. The harmlessness of the toxin is proved by the reversibility of its effect, estimated by the preservation of nerve conduction after subepineural administration of the maximum of the doses used. This is well illustrated in FIG. 4, where 1A is the background PD of the muscle with a single irritation of the nerve, 1B is the EMG of the muscle after injecting physiological solution into the nerve, 2A is the background PD of the muscle, 2B is
Среднесмертельная доза (ДЛ50) токсина для крыс составила 1 мг/кг или 0,2 мг (200 мкг) на животное массой 200 г. Таким образом, высшая доза, вводимая в нерв - 1 мкг составляет 1/200 от ДЛ50 и является не токсичной.The average lethal dose (DL 50 ) of the toxin for rats was 1 mg / kg or 0.2 mg (200 μg) per animal weighing 200 g. Thus, the highest dose administered to the nerve - 1 μg is 1/200 of the DL 50 and is not toxic.
Способ стимуляции нервов с помощью токсина скорпиона характеризуется простотой выполнения, возможностью локального воздействия в анатомически труднодоступных тканях и органах, безвредностью, легкой дозируемостью и наличием специфического антидота при передозировке и необходимости прекращения действия новокаина. При осуществлении способа не требуется предварительного выделения стимулируемой структуры из организма, и он может найти применение для создания локальных очагов возбуждения в работающем органе, например, сердце или мышце. The method of nerve stimulation using scorpion toxin is characterized by ease of implementation, the possibility of local exposure in anatomically difficult to reach tissues and organs, harmlessness, easy dosage and the presence of a specific antidote in case of an overdose and the need to terminate novocaine. In the implementation of the method, preliminary isolation of the stimulated structure from the body is not required, and it can be used to create local foci of excitation in a working organ, for example, a heart or muscle.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94005400A RU2107507C1 (en) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | Method to stimulate nerves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94005400A RU2107507C1 (en) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | Method to stimulate nerves |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94005400A RU94005400A (en) | 1996-06-10 |
| RU2107507C1 true RU2107507C1 (en) | 1998-03-27 |
Family
ID=20152534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94005400A RU2107507C1 (en) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | Method to stimulate nerves |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2107507C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2290187C1 (en) * | 2005-07-25 | 2006-12-27 | Фонд "Нижегородский научный центр экспериментальной хирургии" | Method for stimulating regeneration of damaged peripheric nerve |
| RU2401074C2 (en) * | 2008-12-22 | 2010-10-10 | Валерий Иванович Чиссов | Method of faster injured nerve repair |
-
1994
- 1994-02-16 RU RU94005400A patent/RU2107507C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Александров А.А. и др. Влияние внутрикортикальной химической стимуляции на фоновую активность нейронов сенсомоторной коры мозга кошки. Нейрофизиология, 1982, т. 14, N 4, с. 347 - 352. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2290187C1 (en) * | 2005-07-25 | 2006-12-27 | Фонд "Нижегородский научный центр экспериментальной хирургии" | Method for stimulating regeneration of damaged peripheric nerve |
| RU2401074C2 (en) * | 2008-12-22 | 2010-10-10 | Валерий Иванович Чиссов | Method of faster injured nerve repair |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94005400A (en) | 1996-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Noguchi et al. | The effect of electro-acupuncture stimulation on the muscle blood flow of the hindlimb in anesthetized rats | |
| Radhakrishnan et al. | Deep tissue afferents, but not cutaneous afferents, mediate transcutaneous electrical nerve stimulation–induced antihyperalgesia | |
| Bowman et al. | The effects of adrenaline, noradrenaline and isoprenaline on skeletal muscle contractions in the cat | |
| Kniffki et al. | Responses of group IV afferent units from skeletal muscle to stretch, contraction and chemical stimulation | |
| US6104956A (en) | Methods of treating traumatic brain injury by vagus nerve stimulation | |
| Ammons et al. | Vagal afferent inhibition of primate thoracic spinothalamic neurons | |
| Romita et al. | Parametric studies on electroacupuncture-like stimulation in a rat model: effects of intensity, frequency, and duration of stimulation on evoked antinociception | |
| Gossard et al. | Phase-dependent modulation of primary afferent depolarization in single cutaneous primary afferents evoked by peripheral stimulation during fictive locomotion in the cat | |
| Kniffki et al. | Effects from fine muscle and cutaneous afferents on spinal locomotion in cats | |
| De Bruijn | Deep transverse friction; its analgesic effect | |
| Agnew et al. | MK-801 protects against neuronal injury induced by electrical stimulation | |
| Rood et al. | Inflammation and peripheral nerve sensitisation | |
| Masuda et al. | Neurons in the caudal ventrolateral medulla mediate the somato-sympathetic inhibitory reflex response via GABA receptors in the rostral ventrolateral medulla | |
| Longhurst et al. | The spinal cord ventral root: an afferent pathway of the hind‐limb pressor reflex in cats. | |
| Karavis | The neurophysiology of acupuncture: a viewpoint | |
| Kaada et al. | Analgesia induced by trigeminal nerve stimulation (electro-acupuncture) abolished by nuclei raphe lesions in rats | |
| RU2107507C1 (en) | Method to stimulate nerves | |
| CICARDO | Physiochemical mechanisms in experimental epilepsy | |
| Kline et al. | Role of somatic nerves in the cardiovascular responses to stimulation of an acupuncture point in anesthetized rabbits | |
| Gellhorn et al. | The effect of afferent impulses on hypothalamic potentials | |
| Xia et al. | INHIBITORY EFFECT OF ANAL0G0US ELECTRO-ACUPUNCTURE ON EXPERIMENTAL ARRYTHMIA | |
| Barnes et al. | Brainstem noradrenergic system depression by cyclobenzaprine | |
| Chen | Enkephalin, drug addiction and acupuncture | |
| Wilson et al. | Effect of spinal microinjections of an antagonist to substance P or somatostatin on the exercise pressor reflex. | |
| Le Mével et al. | Heart rate variability, a target for the effects of angiotensin II in the brain of the trout Oncorhynchus mykiss |