способ калорической стимуляции рецепторов полукружных каналов в хроническом эксперименте

Формула изобретения

СПОСОБ КАЛОРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ РЕЦЕПТОРОВ ПОЛУКРУЖНЫХ КАНАЛОВ В ХРОНИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ путем создания углубления в основании пирамиды височной кости, введения в него термостимулятора и калорического раздражения лабиринта, отличающийся тем, что углубление выполняют в виде полусферы глубиной 1,0 - 2,0 мм на расстоянии 2,0 мм внутри от вершины надаурального выступа височной кости, в качестве термостимулятора используют термозонд, при этом обеспечивают контакт кости в области углубления с рабочей поверхностью его головки, а выводы фиксируют быстротвердеющей пластмассой к гребню затылочной кости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экспериментальной биологии и медицине, а именно к нейрофизиологии и отоневрологии, и может быть использовано при необходимости изолированной калорической стимуляции рецепторов горизонтального полукружного канала вестибулярного аппарата в хроническом эксперименте.

Разработка новых способов стимуляции вестибулярных рецепторов в хроническом эксперименте является актуальной задачей экспериментальной биологии и медицины, так как они могут быть использованы для изучения центральных механизмов деятельности вестибулярной системы и для моделирования различных форм вестибулярных дисфункций.

В настоящее время в клинике широко применяют температурную стимуляцию лабиринтов, причем в качестве теплоносителей используют воду, воздух, различные термоэлементы, с помощью которых проводят воздействие на ткани наружного слухового прохода. Возникающие при этом температурные градиенты способствуют возникновению конвекционных сдвигов эндолимфы, раздражающих рецепторы полукружных каналов.

Однако все эти способы не позволяют проводить локального термического воздействия на отдельные рецепторы лабиринта и, что особенно важно, не могут быть использованы в хронических экспериментах.

Известен способ изолированной калорической стимуляции рецепторов горизонтального полукружного канала в эксперименте путем создания углубления на основании пирамиды височной кости, в которое вживляют контактный теплообменник, через который пропускают калорический агент (прототип).

Однако, этот способ не обладает необходимой точностью и избирательностью по отношению к рецепторам отдельных полукружных каналов.

Термин "основание пирамидной кости" без конкретизации его с использованием общепринятой анатомической номенклатуры является весьма неопределенным и не дает возможности представить точное место "углубления", поэтому трудно судить, в каком участке этой обширной области создавалось углубление для теплообменника. Можно лишь предположить, что речь идет о нижних отделах каменистой части височной кости.

Полукружные каналы лабиринта, в ампулах которых располагаются рецепторы, определенным образом ориентированы в пространстве и заключены в толще каменистой части. Но здесь не учитываются анатомические особенности локализации рецепторов отдельных полукружных каналов при вживлении теплообменника.

Известно, что при активации всех трех групп лабиринтных афферентов доминируют движения глаз (нистагм) горизонтального направления. Нистагм при этом возникает независимо от положения головы животного. Способ-прототип отличается значительно большей травматичностью.

В соответствии с описанием способа-прототипа размеры "углубления" в височной кости для размещения контактного теплообменника должны составлять не менее 6х6 мм.

Перенос данного способа на хронический эксперимент также сопряжен с целым рядом осложнений. Даже при использовании сравнительно малотравматичного подхода к среднему уху сохраняется высокая вероятность инфицирования находящихся здесь структур и выпадения функций лабиринта после вживления теплообменника.

Таким образом, установка теплообменника на костных образованиях среднего уха не позволяет достичь цели раздельной многократной (на протяжении нескольких недель) калорической стимуляции рецепторов полукружных каналов.

Цель изобретения - снижение травматичности операции и обеспечение точности и избирательности термического воздействия.

Это достигается тем, что в известном способе, включающем подведение теплообменника к полукружному каналу лабиринта, проводят разрез кожи головы от затылочного бугра до корня ушной раковины, отделят височную мышцу от места ее крепления вдоль затылочного гребня, отводят ее кнаружи, освобождают надауральный выступ височной кости, высверливают на расстоянии 2 мм во внутрь от вершины выступа полусферическую нишу глубиной 1,5 мм, в которую плотно вставляют головку термозонда, выводы которого жестко фиксируют с помощью быстротвердеющей пластмассы к гребню затылочной кости.

Наиболее адекватным способом решения поставленной задачи является подведение теплообменника к полукружным каналам не через череп, а через боковую поверхность пирамидки височной кости. Однако, необходимая для этого точность установки теплообменника может быть обеспечена с помощью надежных внешнечерепных ориентиров.

Способ поясняется фиг. 1-3, где на фиг. 1. А - локализация точки термического воздействия на височной кости: а - надауральный выступ, б - ниша для размещения рабочего конца термозонда, в - наружный слуховой проход, г - затылочный гребень, д - скуловая кость; Б - топографические взаимоотношения отдельных частей лабиринта в пирамиде височной кости у кошек (пунктиром очерчена точка расположения рабочего конца термозонда): а - горизонтальный полукружный канал, б - сагиттальный канал, в - фронтальный канал; на фиг. 2 А - внешний вид термозонда; Б - крепление термозонда на черепе кошки; В - изменение калорического нистагма при различных положениях головы животного; на фиг. 3 - температурные кривые трех точек височной кости, отстоящих от пункта термического воздействия на 1 мм (а), 2 мм (б), 3 мм (в). Продолжительность термического воздействия 3 минуты, рабочий ток 100 мА.

Проведенное излучение топографических взаимоотношений отдельных частей лабиринта и близлежащих костных образований показало следующее. Наиболее стабильным внешнечерепным ориентиром при определении местоположения точек термического воздействия на полукружные каналы у кошек является костный выступ, располагающийся над и несколько кзади от наружного слухового отверстия. Этот выступ, называемый далее надауральным, находится на пересечении линий, образуемых затылочным гребнем и костным возвышением, являющимся продолжением верхнего края скулового отростка (фиг. 1). Согласно данным вершина надаурального выступа находится на расстоянии 3,5-4,5 мм от наружного края горизонтального полукружного канала по линии, соединяющей оба слуховых отверстия. Остальные полукружные каналы располагаются на значительном удалении от ориентира - задний (фронтальный) на 7-8 мм кзади, а передний (сагиттальный) на 9-10 мм ростральнее.

Таким образом, для изолированной стимуляции рецепторов горизонтального полукружного канала путем создания конвекционных смещений эндолимфы термическое воздействие необходимо проводить в точке, находящейся на расстоянии 2-2,5 мм кнутри от надаурального выступа. Как показали исследования, эта точка является оптимальной для размещения теплообменника.

Операция по хроническому вживлению теплообменника-термозонда осуществлялась в асептических условиях под нембуталовым наркозом (45 мг на 1 кг веса). Голова наркотизированного животного укреплялась в держателе. Проводили разрез кожи от затылочного сагиттального гребня по боковому гребню до корня ушной раковины. Височную мышцу отделяли от места крепления вдоль гребня затылочной кости и отодвигали кнаружи, раскрывали надауральный выступ височной кости, располагающийся дорсокаудально от наружного слухового отверстия. Затем шаровидным зуботехническим бором высверливали полусферическую нишу глубиной 1,5 мм на расстоянии 2 мм в срединном направлении от вершины надаурального выступа. В эту нишу плотно вставляли головку теплообменника-термозонда, несущую часть которого жестко фиксировали на черепе в области затылочного гребня.

Устройство для термической стимуляции рецепторов - термозонд состоит из прочной несущей части, представляющей собой трубочку из нержавеющей стали диаметром 1 мм, изогнутую в соответствии с кривизной черепа в области вживления. К ней с одной стороны подпаяны латунные опорные лепестки для жесткой фиксации устройства на черепе с помощью быстротвердеющей пластмассы, а с другой стороны закреплен теплообменник. В качестве теплообменника использовали миниатюрный светодиод или спираль из константана, заключенные в оболочку из эпоксидной смолы. Свободные изолированные концы спирали и светодиода закреплялись на несущей части устройства. В качестве теплообменника можно также использовать миниатюрный резервуар с входной и выходной трубками для прокачивания нагретой или охлажденной жидкости.

После вживления термозонда и различных отводящих электродов для регистрации электроокулограммы, электрокортикограммы и раздражающих электродов операция завершалась послойным ушиванием мышц и кожи вокруг электродного блока.

Таким образом прооперировано 25 животных. Послеоперационные наблюдения не выявили никаких признаков нарушения слуховой или вестибулолабиринтной функций. Уже на 2-3 день по всем поведенческим реакциям кошки не отличались от интактных. На этих животных проводили многократные эксперименты с изолированной калорической стимуляцией рецепторов горизонтального полукружного канала. Перед опытом кошку помещали в матерчатую полость, присоединяли все необходимые контакты, затем голову животного отклоняли кзади на 30-60^о и фиксировали в этом положении. Далее под контролем миллиамперметра подбирали параметры пропускаемого через теплообменник постоянного тока и через 3-5 мин включали рабочий ток (50-120 мА). Через 10-20 с после начала калоризации начинался горизонтальный нистагм, направленный в сторону воздействия. Он достигал максимума и стабилизировался на протяжении 40-50 с. После отключения тока нистагменная реакция постепенно исчезала на протяжении 10-20 с.

При переводе головы в нормальное положение теменем вверх горизонтальный нистагм быстро в течение нескольких секунд прекращался, несмотря на продолжающееся термическое воздействие. Возврат головы в прежнюю позицию приводил к немедленному возобновлению горизонтального нистагма без каких-либо признаков ротаторного или вертикального движения глаз (фиг. 2). Указанные функциональные характеристики нистагменной реакции позволяли сделать вывод об изолированной активации рецепторов горизонтального полукружного канала.

В специальных острых экспериментах на наркотизированных животных проводилось изучение температурных градиентов в области пирамидки височной кости при термическом воздействии на избранную точку. Измерение температуры проводилось в пунктах, отстоящих от указанной точки на 1, 2, 3 мм с помощью миниатюрного термисторного датчика. На фиг. 3 представлены кривые для этих точек при трехминутной экспозиции тока в 100 мА. Из этих данных следует, что относительная стабилизация температуры во всех трех точках происходит в конце первой, начале второй минуты воздействия. На уровне плато температура ближайшего пункта (а) поднималась примерно на 4^оС (с 36 до 40^оС), а на расстоянии 3 мм (в) лишь на 1-1,5^оС. На расстоянии же, соответствующем местоположению горизонтального канала (б), температура поднималась примерно на 2^оС. В пунктах, отстоящих от точки термического воздействия на 6-8 мм, температурные сдвиги составляли 0-0,5^оС.

Согласно данным величина порогового тока для возникновения калорического нистагма составляет 40-60 мА, а рабочая сила - 80-120 мА (удвоенный порог).

Таким образом, и по результатам тестирования нистагма, и по данным измерения температурных сдвигов по височной кости эффективное термическое воздействие на лабиринт по предлагаемому способу ограничивалось областью горизонтального полукружного канала.

По сравнению со способом-прототипом предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: не нарушает анатомическую целостность органа слуха; обеспечивает сохранность слуховой и вестибулярной функций; создает возможность многократной температурной стимуляции вестибулярных рецепторов в хронических опытах на протяжении длительного времени; обеспечивает высокую степень точности воздействия на одну и ту же часть лабиринта в хронических опытах. (56) Авторское свидетельство СССР N 1515187, кл. G 09 B 23/28, 1986.