Local Anesthesia and Experimental Epilepsy

Authors

  • M. Demetrescu,

    1. Departments of Physiology and Pharmacology, California College of Medicine, University of California at Irvine, Irvine, California 92664
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  • R. M. Julien

    1. Departments of Physiology and Pharmacology, California College of Medicine, University of California at Irvine, Irvine, California 92664
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Abstract

Summary

Alterations of transcallosal afterdischarges were used to demonstrate that the common technique of injecting water-soluble local anesthetic drugs into wound margins produces marked decreases of excitability in forebrain. Similar results were obtained in 20 cats with the brainstem transected at a rostral pontine level and in six paralyzed animals with intact brain.

  • 1Procaine HC1 in doses usual for local anesthesia (3 to 6 cc of 1% solution) significantly shortened or suppressed afterdischarges induced by stimulation (100 Hz, 0.5 msec, 3 to 10 V for 5 sec) of homotopic contralateral suprasylvius medius gyrus in all animals thus tested.
  • 2The threshold of electrical stimulation effective for inducing minimal afterdischarges in contralateral homotopic cortex was increased by more than 100% following injection of either procaine HC1 (60 mg) or lidocaine HC1 (30 mg) into wound margins and exposed tissue. The phenomenon became manifest at about 3 min, peaked at 20 to 30 min, and returned to control levels more than 60 min after injection.
  • 3A known and efficient topical anesthetic, benzocaine (free base), liberally applied to exposed tissues (20% powder) did not alter either threshold or duration of afterdischarges. Injection of lidocaine or procaine HC1 after benzocaine-induced local anesthesia never failed to show the reduction in afterdischarge duration or rise in threshold described above. The absence of central action of topical anesthesia with benzocaine is thought to be due to the insolubility in water of the drug which would prevent it from reaching the brain. Efficient local anesthesia which does not interfere with neurophysiological experimentation is therefore available.

Résumé

On a utilisé les modifications de “l'afterdischarges” (AD) transcalleuse pour démontrer que la technique habituelle d'injecter un anesthésique local hydrosoluble dans les volets (lèvres de la cicatrice) diminue remarquablement l'excitabilité des hémisphères cérébraux (forebrain). Des résultats analogues ont été obtenus chez 20 chats avec une section mesencephalique au niveau rostro-pontique et chez six animaux paralysés avec le cerveau intact. (1) Chez tous les animaux, la procaine HCl aux doses habituellement utilisees dans une anesthésie locale (3 to 6 cc d'une solution à 1%) diminuait d'une fa?on significative ou supprimait les AD évoquées par stimulation (100 Hz, 0.5 msec, 3 to 10 V pendant 5 sec) du gyrus suprasylvius moyen homotopique contro-latéral. (2) Le seuil du stimulus électrique efficace pour évoquer des ADs minimes dans le cortex homotopique contro-latéral augmentait de plus de 100% après l'injection de procaine HCl (60 mg) ou de lidocaine HCl (30 mg) dans les bords de la plaie. Le phénomène devenait évident environ au bout de 3 min, atteignant son maximum après 20 to 30 min pour revenir aux valeurs de base plus de 60 min après l'injection. (3) Un anesthésique local reconnu et efficace, le benzocaine (base libre) appliqué librement aux tissus exposés (20% en poudre) ne modifiait pas le seuil et la durée des ADs. L'injection de lidocaine ou de procaine HCl après une anesthesie par benzocaine diminuait par contre la durée des ADs et élevait le seuil. On pense que l'absence de Taction centrale de l'anesthésie locale par benzocaine est due au fait que le produit n'est pas hydrosoluble ce qui l'empêcherait d'atteindre le cerveau. On a done à disposition un moyen efficace d'anesthésie locale qui n'interfère pas avec les expériences neurophysiologiques.

Zusammenfassung

Veränderungen der durch das Corpus callosum geleiteten Nachentladungen (AD) wurden benutzt um zu zeigen, dass die üibliche Technik der Injektion wasser-löslicher Lokalanästhetica in Wundränder eine deutliche Abnahme der Reizbarkeit im Stirnhirn verursacht. Vergleichbare Ergebnisse wurden bei 20 Katzen erzielt, deren Hirnstamm auf einem rostralen pontinen Niveau durchtrennt worden war und bei 6 paralysierten Tieren mit intaktem Gehirn. (1) Procain HCl in üblicher Dosierung für die Lokalanästhesie (3 bis 6 ml einer 1%igen Lösung) verkürzte oder unterdrückte bei alien getesteten Tieren signifikant die AD, die durch Stimulation (100 Hz, 0.5 msek, 3 to 10 V für 5 Sek) des homologen kontralateralen mittleren suprasylvischen Gyrus hervorgerufen worden waren. (2) Die Injektion von Procain HCl (60 mg) oder Lidocain HCl (30 mg) in Wundränder und freigelegtes Gewebe bewirkte eine über 100%ige Erhöhung der Schwelle für elektrische Stimuli, die im kontralateralen homologen Cortex minimale AD hervorrufen. Diese Wirking wurde nach etwa 3 Min deutlich, erreichte ihr Maximum nach 20 bis 30 Min und erreichte erst 60 Min nach der Injektion Ausgangswerte. (3) Die grosszügige Behandlung freiliegenden Gewebes mit einem bekannten und wirkungsvollen Lokalanästhetikum, Benzocain (freie Base, 20%iger Puder) änderte weder die Schwelle für die AD noch ihre Dauer. Die Injektion von Lidocain oder Procain HCl nach Benzocain induzierter Lokalanästhesie jedoch zeigte in jedem Fall eine Reduktion in der Dauer der AD und eine Erhöhung des Schwellenwerts wie oben beschrieben. Die zentrale Wirkung der Lokalanästhesie mit Benzocain fehlt vermutlich deswegen, weil das Medikament wasserunlbslich ist und das Gehirn nicht erreichen kann. Es gibt also wirkungsvolle Lokalanästhetica, die bei neurophysiologischen Untersuchungen nicht stören.

Resumen

Para demostrar que la técnica habitual que consiste en la inyección local de anestésicos hidrosolubles en los márgenes de heridas cutáneas produce una marcada reducción de la excitabilidad del telencéfalo se han analizado las alteraciones de las post-descargas (PD) transcallosas. Los resultados obtenidos en 20 gatos con el tronco cerebral seccionado en un nivel pre-pontino fueron muy semejantes a los que se consiguieron en 6 animales paralizados con el cerebro intacto. (1) C1H de procaina, en dosis habituales para anestesia local (3 a 6 cc al 1%) redujo, o incluso suprimió en todos los animales estudiados, las PDs inducidas mediante estimulacion (100 Hz, 0.5 mseg, 3 a 10 V por 5 seg) de la circunvolución suprasilviana media homóloga y contralateral. (2) El umbral de estimulación eléctrica efectiva para inducir mínimas PDs en la corteza homotópica contralateral resultó elevado en más del 100% tras la inyección de C1H procaina (60 mg.) o C1H lidocaina (30 mg.) en los márgenes de las lesiones y en el tejido expuesto. Este fenómeno se manifestó a los 3 min, llegó a su máximo a los 20 to 30 min y regresó a los niveles de control pasados los 60 min de la inyección. (3) La benzocaina (base libre), conocido y eficaz anestésico tópico, aplicado en abundancia al tejido expuesto (polvo al 20%) no alteró el umbral ni la duración de las PDs. La inyección de Lidocaina o procaina tras la inducción de anestesia local con benzocaina, siempre produjo una reducción de la duración de las PDs. y una elevación de los umbrales mencionados. Se cree que la falta de acción central de la anestesia tópica con benzocaina es debida a su insolubilidad en agua, impidiéndole alcanzar el cerebro. Existe, pués, una anestesia local eficaz que no interfiere con la experimentación neurofisiológica.

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