Neurophysiologische Grundlagen der elektrischen Reizung des Gehirns

ZUSAMMENFASSUNG

Wir haben in dem vorliegenden Referat versucht, allgemeine neurophysiologische Grundlagen der elektrischen Reizung des Gehirns in einer Übersicht darzustellen. Nach einleitenden Bemerkungen werden im I. Teil die Grundbegriffe der elektrischen Reizphysiologie an Hand der Erregungsvorgänge an peripheren Nerven bzw. Nervenfasern definiert und erklärt, ohne daß jedoch die noch offenen Probleme der peripheren Reizphysiologie im einzelnen diskutiert werden.

Im II. Teil werden die verschiedenen elektrischen Reizarten, die in der Hirnphysiologie verwendet werden, an Hand einer Skizze (Abb. 2) dargestellt (Gleichstrom-, ungedämpfte und verschieden gedämpfte Rechteck-, sinusförmige Wechselstrom- und Kondensator-Thyratronreize). Die durch die Reizung im Hirngewebe verursachten Deformierungen der Reizparameter, vor allem der effektiven Reizstärke und der Impulsform, werden kurz besprochen. Die durch den Gewebewiderstand bzw. die Elektrodenkapazität verursachte Abnahme der Reizstärke bzw. Dämpfung der Steilheit eines Reizimpulses kann durch einen Kathodenstrahloscillographen, wie er ohne Schwierigkeiten in den Reizkreis geschaltet werden kann (Abb. 3), kontrolliert werden.

Im III. Teil werden allgemeine Gesichtspunkte der Reizphysiologie im Zentralnervensystem dargestellt. Eine Analyse der Vorgänge am Reizort (A), die sich vor allem auf moderne mikrophysiologische Untersuchungen der Hirnrinde stützt, ergibt, daß die lokale elektrische Reizung des Gehirns keinen „physiologischen Erregungsvorgang” darstellt, sondern eine erzwungene abnorme Synchronisation aller neuronalen Elemente am Reizort, die wie eine lokale Krampfentladung in das funktionelle Ordnungsgefüge einbricht. Dies muß bei der Interpretation von Reizeffekten beachtet werden, denn hierdurch hat eine Reaktion nicht mehr als „Symptomwert” im Hinblick auf die zu erforschende Funktion des gereizten Punktes. – Auf die abnorme Synchronisation durch den elektrischen Reiz reagiert das neuronale Gewebe mit Hemmungserscheinungen und anschließenden rhythmischen Nachentladungen, die vor allem bei niedrigen Reizfrequenzen überwiegen. Höherfrequente Reizungen erzeugen eine Verminderung dieser bremsenden Reaktionen und eine summationsfähige Bahnung, die bis zu Krampfentladungen führen kann.

Eine Konstanz der Reizreaktionen (B) bei Reizung des gleichen kortikalen oder subkortikalen Punktes ist nur dann zu erwarten, wenn man sich an bestimmte methodische Grundsätze hält: die experimentelle Ausgangsitutation hinsichtlich der Lagerung, des Narkosezustandes, des Bewußtseinszustandes und der vegetativen Gesamtlage muß konstant sein; die Reizbedingungen (Reizfrequenz, -stärke, -form und -dauer) müssen die gleichen sein, und zwischen den verschiedenen Serienreizen muß genügend Zeit verfließen (mindestens 2 min), um aus dem Bereich poststimulatorischer Schwellenänderungen herauszukommen. Wechsel der Reizstärke oder -frequenz, Wechsel der experimentellen Ausgangssituation oder vorherige Reizung eines Nachbarpunktes können eine Änderung der Reizreaktion oder gar Umkehr ins Gegenteil bewirken.

Besondere Schwierigkeiten bei der Interpretation von Reizreaktionen bereiten die Narkoseeffekte, die in der modernen Neurochirurgie eine große Rolle spielen. Außer Schwellenerhöhungen oder Schwellenerniedrigungen können in den sehr verschiedenen Narkosestadien auch qualitative Veränderungen der Reizreaktionen hervorgerufen werden. Exakte neurophysiologische Untersuchungen über Modifikationen von Reizreaktionen durch die verschiedenen Narcotica liegen bis auf wenige spezielle Teilfragen noch nicht vor.

Bei der Reizung mit verschiedenen Frequenzen in motorischen Systemen (C) muß beachtet werden, daß die Fusionsfrequenz der motorischen Reaktion (d. h. diejenige Reizfrequenz, bei der die motorische Reaktion kontinuierlich wird) je nach dem Ort der Reizung verschieden ist. Bei Reizung von efferenten Bahnen und afferenten Bahnen mit kurzen Reflexbögen ist sie höher als bei Reizung komplizierterer motorischer Koordinationssysteme (W. R. Hess). Die motorische Reizantwort ändert ihren Charakter mit zunehmender Reizfrequenz.

Die Erregungsschwelle eines Reizpunktes nimmt mit zunehmender Reizfrequenz bis etwa 100 – 200/sec unabhängig von der Reizform ab, um bei höheren Reizfrequenzen je nach der verwendeten Reizart mehr oder weniger steil wieder anzusteigen (D). Diese frequenzbedingte Bahnung ist teils durch Erregbarkeitsveränderungen am Reizort und teils durch synaptische Bahnungsphänomene zu erklären. Abgesehen von der Reizfrequenz, ist die Erregungsschwelle auch von der Impulsdauer abhängig. Bei Verwendung von Rechteckreizen nimmt sie bis zu einer Impulsdauer von 3 – 4 msec ab, über 4 msec ist sie etwa gleich. Je steiler ein Reiz ansteigt, desto niedriger ist die Reizschwelle, weshalb bei gedämpften Reizformen viel größere Reizstärken angewandt werden müssen als bei ungedämpften.

Auf die poststimulatorischen Erregbarkeitsveränderungen (primäre und sekundäre Bahnung, Auslöschung) und störende Nebeneffekte elektrischer Reizung (Gefäßreaktionen, epileptische Anfälle) wird kurz hingewiesen (E und F).

Auf Grund dieser theoretischen Grundlagen werden im IV. Teil praktische reizphysiologische Probleme behandelt. Minimale Gewebsschädigung, Ausschluß störender Nebeneffekte, Konstanz der Reizbedingungen sowie möglichst lokalisierte und „strukturspezifische Reizung” sind die Voraussetzungen methodisch sauberer elektrischer Reizung im Gehirn. Sowohl die Gefahr der Gewebsschädigung durch Elektrolyse, Koagulation und Gewebspolarisation, die an sich gering ist, als auch die störenden Nebeneffekte (Gefäßreaktionen, epileptische Nachentladungen) sind durch möglichst niedrige Reizstärken zu vermindern. Ebenso sind die Elektrodenpolarisation und die Entstehung elektrolytischer Nebenprodukte (Gasblasen), die den Widerstand im Reizkreis erhöhen und dadurch die Reizbedingungen verändern, durch Verwendung niedriger Stromstärken zu verringern. Um während des Versuches hierdurch verursachte Veränderungen der tatsächlichen Reizstärke und Reizform zu erkennen und korrigieren zu können, empfiehlt sich die Verwendung einer Reizkontrolle durch einen Kathodenstrahloscillographen (vgl. II, A). Im Zusammenhang mit der Konstanz der Reizbedingungen ist nochmals auf die Bedeutung der Narkose sowie der experimentellen Ausgangssituation hinzuweisen.

Lokalisierte Reizung ist bei Verwendung bipolarer Reizelektroden mit einem Elektrodenabstand von 2–4 mm (je nachdem, ob an kleineren Tieren oder am Menschen gereizt wird) besser als mit unipolarer Reizung möglich.

Mit Rücksicht auf die – im einzelnen noch nicht bekannten – verschiedenen Chronaxien im Gehirn halten wir Trapezreize (Abb. 2f) mit einer symmetrischen Anstiegs- und Abfallssteilheit von 2–3 msec und einer Plateaudauer von 3 msec bzw. reine Rechteckreize von 4 msec Dauer für optimale Reizimpulse. Bei elektrostimulatorischer Exploration eines Reizpunktes sollten am besten zwei verschiedene Frequenzen geprüft werden, und zwar 8/sec und 30/sec. Für jede Reizfrequenz ist die Reizschwelle erneut einzustellen.

RESUME

Dans le présent travail nous avons essayé de donner une vue d'ensemble sur les bases neurophysiologiques générales concernant la stimulation électrique du cerveau.

Après quelques remarques introductives le 1^er chapitre a été consacré au rappel de notions physiologiques élémentaires de stimulation électrique et illustrées par celle du nerf et respectivement de la fibre nerveuse périphérique, sans que soit abordée la discussion des problèmes encore en suspens en cette matière.

Le 2^e chapitre traite des différents modes de stimulation électrique employés en physiologie cérébrale (avec dessin à l'appui): Courant continu, courant alternatif, stimuli rectangulaires ou sinusoïdes non amortis ou amortis de façon variée, stimuli par décharge de condensateur – Thyratron). On touche rapidement la question de la déformation des paramètres et de la forme de l'impulsion ainsi que celle des variations de l'intensité effective du stimulus du fait même de la stimulation du parenchyme cérébral. La diminution de l'intensité de la stimulation ou l'amortissement de la raideur du front du stimulus peuvent être contrôlés par un oscillographe cathodique qui peut être branché sur le circuit sans difficulté (fig. 3).

Dans un 3^e chapitre sont exposées quelques considérations d'ordre général se rapportant à la physiologie de la stimulation dans le système nerveux.

A – Les effets locaux de la stimulation du cortex cérébral observés à l'aide de techniques microphysiologiques modernes, ne sont pas un processus d'excitation physiologique, mais une synchronisation anormale imposée à tous les éléments neuronaux à l'endroit même de l'excitation et qui prend l'aspect d'une décharge locale venant bousculer le déroulement habituel des processus fonctionnels. Il convient d'en tenir compte dans l'interprétation des effets de la stimulation, car la réaction observée perd la valeur d'un «symptôme» en regard de la fonction du point qui a été stimulé. Le parenchyme neuronal réagit à la synchronisation anormale de l'excitation électrique par des phénomènes d'inhibition avec post-décharges rhythmiques qui prédominent surtout pour les stimulations de basse fréquence. L'augmentation de fréquence détermine une diminution de cette réaction freinatrice, une facilitation et une sommation de réponses pouvant aboutir à une décharge épileptogène.

B – Il ne faut s'attendre à une constance de la réponse à la stimulation d'un même point cortical ou sous-cortical que si on reste fidèle à certains principes techniques élémentaires qui sont les suivants: Les conditions initiales doivent rester identiques en ce qui concerne l'état anesthésique, le degré de conscience, les modalités végétatives. Les stimulations doivent être identiques en ce qui concerne fréquence, intensité, forme et durée. Les différents essais doivent être séparés dans le temps d'au moins 2 minutes pour échapper aux variations de seuil d'excitabilité consécutives aux stimulations. Un changement du stimulus en intensité ou en fréquence, un changement de la situation de départ ou l'excitation préalable d'un point voisin peuvent déterminer une modification de la réponse ou même une réponse contraire. L'interprétation des réactions à la stimulation est rendue difficile par les effets de l'anesthésie qui joue un si grand rôle dans la neurochirurgie moderne. Outre l'élévation ou l'abaissement du seuil d'excitation, les différents stades de l'anesthésie peuvent déterminer une modification qualitative des réponses. Des expériences neurophysiologiques précises sur les modifications des réactions à la stimulation sous l'influence de divers anesthésiques n'ont pas encore été faites, si on fait abstraction de quelques résultats partiels.

C – Lorsqu'on excite sous différentes fréquences il faut tenir compte du fait que la fréquence de fusion de la réaction motrice (c-a-d la fréquence pour laquelle la réaction motrice devient continue) varie suivant le point excité. Elle est plus élevée pour l'excitation des voies éfférentes et afférentes à réflexes courts que pour celle de systèmes de coordination motrice complexes (W. R. Hess). La réponse motrice à l'excitation change de caractère avec l'augmentation de la fréquence.

D – Le seuil d'excitabilité d'un point diminue avec l'augmentation de la fréquence de l'excitation jusque vers 100 à 200 cps, indépendamment de la forme du stimulus; il augmente pour des fréquences supérieures plus ou moins rapidement suivant la forme de ce dernier. Cette facilitation suivant la fréquence peut s'expliquer en partie par des modifications de l'excitabilité au lieu de la stimulation et en partie par des phénomènes de facilitation d'ordre synaptique. Le seuil d'excitabilité dépend, non seulement de la fréquence du stimulus mais aussi de sa durée. Pour des stimuli de forme carrée il diminue jusqu'à une durée de 3 à 4 millisecondes. Au-dessus de 4 millisecondes il reste à peu près égal. Le seuil d'excitabilité est d'autant plus bas que le front de l'onde d'excitation est plus raide, ce qui fait qu'en utilisant des stimuli amortis, l'intensité de l'excitation doit être beaucoup plus élevée que s'ils ne le sont pas.

En E et F – on passe rapidement sur les variations de l'excitabilité après stimulation (facilitation primaire et secondaire, extinction) et les effets accessoires gênants de la stimulation (réactions vasculaires, crises épileptiques).

A la lumière de ces considérations théoriques quelques problèmes pratiques relatifs à la physiologie de la stimulation sont passés en revue dans un 4^e chapitre. Les prémices pour une stimulation électrique du cerveau correcte et sans artéfacts sont: réduction des lésions tissulaires à un minimum, exclusion d'épiphénomènes gênants, constance des conditions d'excitabilité, stimulation localisée s'adressant le plus exclusivement possible à une structure spécifique. Il y aura utilité à s'en tenir le plus possible à une intensité faible des stimuli afin de réduire le danger (au fait très minime) des lésions parenchymateuses par électrolyse, coagulation ou polarisation et d'exclure des effets adventices gênants tels que réactions vasculaires ou post-décharges épileptiques. Les stimuli de faible intensité sont destinés aussi à éviter la polarisation des électrodes et la formation de produits électrolytiques secondaires (bulles gazeuses) qui augmentent la résistance du circuit et modifient les conditions de l'excitation. Aussi est-il recommandable d'utiliser un oscillographe cathodique à titre de contrôle pendant toute la durée de l'expérience afin de pouvoir apprécier et corriger les variations de l'intensité réelle et de la forme des stimuli. Outre la constance des conditions d'excitabilité il convient de souligner une fois de plus l'importance de l'anesthésie et de la situation initiale. Une excitation circonscrite est meilleure en bipolaire qu'en monopolaire (avec écartement des électrodes de 2 à 4 mm., suivant qu'on travaille sur de petits animaux ou sur l'homme).

Sous réserve des différences de chronaxie dans le cerveau – encore inconnues dans le détail – nous considérons les stimuli trapézoïdes (fig. 2f) avec inclinaison symétrique des branches montante et descendante de 2 à 3 millisecondes et une durée de plateau de 3 millisecondes et respectivement les stimuli strictement carrés de 4 millisecondes, comme étant les impulsions optima. Pour l'exploration électrique d'un point à exciter il convient d'essayer deux fréquences différentes, en particulier 8 et 30 cps. Pour chaque fréquence il faut fixer á nouveau le seuil d'excitation.

SUMMARY

The scope of the present communication is a survey of the general neuro-physiological principles of electrical stimulation of the brain. After the preliminary remarks, in Part I we define and explain the basic conceptions of the physiology of electrical stimulation by means of excitation of the peripheral nerves or isolated nerve fibres, without however discussing in detail the unresolved problems of the physiology of peripheral nerve stimulation.

In Part II the different varieties of electrical stimulation employed in neurophysiology are described (direct current, undamped and damped square waves, alternating sine waves and condenser-thyratron stimulation), using a diagram (Fig. 2). The alterations of the parameters of the stimulus caused by the stimulation of the cerebral tissue, particularly alterations of effective stimulus strength and of the form of electrical impulse are briefly discussed. The decrease in the intensity of the stimulus and/or the damping of the steepness of the impulse, brought about by the resistance of the tissues or the capacity of the electrodes, can be monitored by means of a cathode-ray oscillograph which can easily be incorporated in the circuit (Fig. 3).

In Part III the general principles of physiology of stimulation of the central nervous system are dealt with. An analysis of the events at the site of stimulation (A), which is based first of all on modern microphysiological investigations of the cortex, shows that local electrical stimulation of the brain is not equivalent to a physiological process of excitation, but is an enforced abnormal synchronisation of all neuronal elements at the site of excitation which, like a localised convulsive discharge, overwhelms the normal functions of the structure. This should be considered in interpreting the effects of stimulation, because a reaction produced by stimulation is only a “symptom” associated with the stimulated point. The nervous tissue responds to the abnormal synchronisation, produced by a single electrical stimulus with phenomena of inhibition and with rhythmic after-discharges, which are particularly prevalent at lower frequencies of stimulation. The higher frequency stimulations produce both a reduction in the reactions of inhibition and a type of summation of excitation which can lead to convulsions. When the same cortical or subcortical points are stimulated a constant reaction (B) can only be expected if one adheres to certain methodical principles: the basic experimental conditions in relation to body posture, to the level of anaesthesia, the state of consciousness and autonomic activity, must always be constant; the conditions of stimulation (frequency, intensity, mode and duration) must always be the same, and enough time should elapse between the different series of stimuli (at least 2 minutes), to escape the refractory phase following stimulation. Alterations of intensity and frequency of stimulation, alterations of the initial experimental conditions, or previous stimulation of a neighbouring point, may produce a modification or even a reversal of the response. Particular difficulties in the interpretation of the response to stimulation are caused by general anaesthesia, which plays an important part in modern neurosurgery. Apart from increasing or reducing the threshold, some qualitative changes in the response to stimulation can take place in the different stages of anaesthesia. Exact neuro-physiological investigations about the modifications of response to stimulation caused by different anaesthetics are, apart from a few special cases, still lacking.

With stimulation at different frequencies in the motor system (C) we have to realise that the fusion-frequency (i.e. that frequency of stimulation at which the motor response becomes continuous) varies according to the site of stimulation. With stimulation of the efferent pathways, and afferent pathways with short reflex arcs, the fusion-frequency is higher than with stimulation of the more complicated subcortical motor co-ordination systems (W. R. Hess). The motor response to stimulation, changes its character as the frequency of stimulus increases.

The threshold of excitation at a point of stimulation decreases with increasing frequency of stimulation up to 100-200/sec, independently of the mode of stimulation; it again increases more or less steeply with higher frequencies of stimulation, according to the type of stimulus applied (D). This facilitation, dependent upon frequency, may be explained partly by changes of excitability at the place of stimulation and partly by synaptic phenomena of facilitation. Apart from the frequency of stimulation the threshold of excitation is also dependent on the duration of the impulse. With the use of square waves the threshold decreases with increasing impulse duration up to 3 – 4 msec, above 4 msec the threshold is the same. The steeper the rise of the impulse the lower is the threshold (of stimulation). Hence, with damped forms of stimulus, greater intensity of stimulation must be applied than with the undamped forms. We briefly refer to the alteration of excitation after stimulation (primary and secondary facilitation, extinction) and to the disturbing side-effects of electrical stimulation (vascular reactions, epileptic seizures) (E & F).

In Part IV practical physiological problems of stimulation are discussed on the basis of these theoretical principles. Minimal tissue damage, exclusion of disturbing side-effects, constancy of conditions of stimulus and as far as possible localised and “structure-specific” stimuli are the prerequisites for methodical and precise stimulation of the brain. Both the danger of tissue damage by electrolysis, coagulation and tissue polarisation, which is slight, and also the disturbing side-effects (vascular reactions and epileptic after-discharges) may be avoided by the lowest possible intensity of stimulation. Similarly, by the use of a current of low intensity one should avoid electrode polarisation and the formation of electrolytic side-products (gas-bubbles) which increase the resistance in the region of the stimulating electrode and thereby alter the conditions of stimulation. In order to control the intensity and mode of stimulus during the course of the experiment, it is desirable to use a cathode ray oscillograph as a guide (cf. II. A). For the constancy conditions of stimulation we should emphasize again the significance of the level of anaesthesia and the initial experimental conditions. Localised stimulation with bipolar electrodes, having an interelectrode distance of 2 – 4 mm. (according to whether stimulating small animals or man) is preferable to unipolar stimulation.

In view of the different chronaxies of the brain which are not yet known in detail, we consider a trapezoid-stimulation (Fig. 2f) with a steep rise and fall of 2 – 3 msec and a plateau duration of 3 msec or a pure rectangular stimulation of 4 msec duration as the optimal impulse of stimulation.

In the electrical exploration of a stimulated point one should use for preference two different frequencies viz: 8/sec and 30/sec. For each frequency of stimulation one should determine afresh the threshold of stimulation.

RESUMEN

En el presente trabajo hemos intentado dar una visión de conjunto de los fundamentos fisiológicos generales de la estimulación eléctrica del cerebro. Después de las consideraciones iniciales en la 1^a parte, se definen y explican las ideas fundamentales de la fisiología de la estimulación eléctrica, a partir de los procesos de estimulación en los nervios periféricos o fibras nerviosas periféricas, sin llegar a discutir, sin embargo, los problemas que todavía quedan por resolver en la fisiología de la estimulación eléctrica en general.

En la 2^a parte se describen los distintos tipos de estimulación eléctrica, que se utilizan en la fisiología cerebral, utilizando el esquema de la figura 2 (estímulos por corriente continua, por corriente alterna con ángulo recto sinusoidal sin amortiguar o con distintos grados de amortiguación y con condensador «Thyratron»). Se describen someramente las deformaciones del parámetro de estimulación, especialmente de la intensidad efectiva del estímulo y de la forma del impulso, provocadas por la estimulación del tejido cerebral. La disminución de la intensidad del estímulo o la amortiguación de la pendiente de un impulso, provocadas por la resistencia tisular o la capacidad de los electrodos, se puede controlar mediante un oscilógrafo de rayos catódicos, que puede conectarse sin dificultad en el círculo de estimulación (fig. 3).

En la 3^a parte se exponen los puntos de vista generales sobre la fisiología del estímulo en el sistema nervioso central. El análisis de los procesos en el punto de estimulación (A), que se fundamentan principalmente en los estudios microfisiológicos de la corteza cerebral, pone de manifiesto que el estímulo eléctrico local del cerebro no es ningún «proceso fisiológico de estimulación», sino una sincronización forzada y anormal de todas las neuronas, que se encuentran en el punto de estimulación, la cual irrumpe en el orden del sistema funcional de la misma forma que una descarga convulsiva local. Esto debe tenerse en cuenta en la interpretación de los efectos estimulantes, ya que con ello una reacción ya no tiene un valor sintomático, con relación a la función a explorar en el punto estimulado. El tejido neuronal reacciona a la sincronización anormal provocada por el estímulo eléctrico, con síntomas de inhibición y con descargas posteriores rítmicas, que predominan sobre todo en las frecuencias de estimulación bajas. Los estímulos de frecuencia mayor dan lugar a una disminución de estas reacciones amortiguadoras y a una canalización con capacidad de sumación, que puede llegar a conducir a descargas convulsivas.

La constancia de la reacción de estimulación (B) en la estimulación del mismo punto cortical o subcortical, solamente es de esperar si nos atenemos a determinados principios metódicos: el punto de partida experimental en relación a la posición, el estado de la narcosis, el estado de la consciencia y la situación vegetativa general, deben ser constantes. La condiciones de la estimulación (frecuencia, intensidad, forma y duración de los estímulos) deben ser las misma y entre las distintas series de estímulos debe transcurrir un tiempo apropiado (por lo menos 2 minutos), para eliminar de dicha zona las alteraciones del umbral, que se presentan a continuación de la estimulación. La variación de la intensidad o frecuencia del estímulo, la variación de la situación experimental inicial o la estimulación previa de un punto vecino pueden dar lugar a un cambio en la reacción de estimulación o incluso a una inversión en sentido contrario.

Los efectos narcóticos, que juegan un importante papel en la moderna neurocirugía, dan lugar a dificultades especiales en la interpretación de la reacciones a los estímulos. Además del aumento o disminución del umbral, en muy distintos estadios narcóticos se pueden dar lugar también a alteraciones cualitativas en las reacciones estimulatorias. Todavía no existen estudios neurofisiológicos exactos sobre las modificaciones de las reacciones estimulatorias debidas a los distintos narcóticos, a excepción de algunos estudios especiales y fragmentarios.

En la estimulación de los sistemas motores con distintes frecuencias (C), debe tenerse en cuenta, que la frequencia de fusión de la reacción motora (es decir, aquella frecuencia de los estímulos, que da lugar a una reacción motora continuada) es distinta según el lugar de estimulación. En la estimulación de las vías eferentes y aferentes con arco reflejo corto, es mayor que en la estimulación de complicados sistemas de coordinación motora W. R. Hess). La respuesta motora a un estímulo varía su carácter con el aumento de la frecuencia de los estímulos.

El umbral de escitabilidad de un punto estimulado disminuye con el aumento de la frecuencia de los estímulos hasta unos 100 ó 200/seg., independientemente de la forma de estimulación, para volver a subir, más o menos verticalmente según el tipo de estímulo, con frecuencias mayores (D). Esta modificación debida a la frecuencia se explica en parte por modificaciones en la excitabilidad en el punto de estimulación y en parte por fenómenos de canalización sináptica. Además de la frecuencia de los estímulos, el umbral de excitabilidad también depende de la duración del impulso. Guando se utilizan estímulos en ángulo recto, disminuve hasta que la duración del impulso alcanza de 3 a 4 miliseg., mientras que a partir de 4 miliseg. se mantiene prácticamente invariable. Cuanto más verticalmente aumenta un estímulo, tanto menor es el umbral de excitabilidad, por ello en las formas de estímulos amortiguados hay que utilizar estímulos de intensidad mayor, que los utilizados en los no amortiguados.

Se hace una somera referencia a las alteraciones postestimulatorias de la excitabilidad (derivación primaria y secundaria, apagamiento) y a los alteradores efectos secundarios a la estimulación eléctrica (reacciones vasculares, ataques epilépticos) (E y F).

A partir de estos principios teóricos, en la 4^a parte se tratan problemas prácticos de la fisiología de la, estimulación. Una lesión tisular mínima, la eliminación de los efectos secundarios alteradores, la constancia de las condiciones de estimulación, así como un estímulo lo más localizado y lo más estructuralmente específico que sea posible, son las condiciones necesarias para una estimulación metódicamente limpia del cerebro. Mediante estímulos de intensidad mínima es posible disminuir tanto las lesiones tisulares por electrólisis, coagulación y polarización tisular, que de suyo ya son escasas, como también los efectos secundarios alteradores (reacciones vasculares, descargas epilépticas). La polarización de los electrodos y la aparición de productos electrolíticos secundarios (burbujas de aire), que aumentan la resistencia en el circuito de estimulación y con ello las condiciones de excitabilidad, se pueden disminuir también mediante la utilización de corrientes de byja intensidad. Para reconocer y corregir las alteraciones de la intensidad y forma reales del estímulo, que se producen por los motivos citados, se recomienda el uso de un control del estímulo mediante un oscilógrafo de rayos catódicos (II, A). En relación con la constancia de las condiciones de estimulación hay que subrayar una vez más la importancia de la narcosis, así como de la situación experimental de partida.

Utilizando una distancia entre los electrodos de 2 a 4 milímetros (según que se estimule en animales pequeños o en hombres) es más fácil la estimulación localizada con electrodos de estimulación bipolares, que con estimulación unipolar.

Teniendo en cuenta las distintas cronaxias en el cerebro – que individualmente todavía nos son desconocidas – consideramos que los estímulos en trapecio (fig. 2f) con una pendiente de ascenso y de descenso simétrica de unos 2 a 3 miliseg. y una duración en meseta de 3 miliseg. o bien estímulos en ángulo recto puro de 4 miliseg., son los impulsos optimales. En la exploración electroestimulatoria de un punto de excitación se habrían de probar dos distintas frecuencias: 8/seg. y 30/seg. Para cada frecuencia de los estímulos hay que comprobar de nuevo el umbral de estímulo.