Effect of skilled and unskilled training on nerve regeneration and functional recovery

The most disabling aspect of human peripheral nerve injuries, the majority of which affect the upper limbs, is the loss of skilled hand movements. Activity-induced morphological and electrophysiological remodeling of the neuromuscular junction has been shown to influence nerve repair and functional recovery. In the current study, we determined the effects of two different treatments on the functional and morphological recovery after median and ulnar nerve injury. Adult Wistar male rats weighing 280 to 330 g at the time of surgery (N = 8-10 animals/group) were submitted to nerve crush and 1 week later began a 3-week course of motor rehabilitation involving either "skilled" (reaching for small food pellets) or "unskilled" (walking on a motorized treadmill) training. During this period, functional recovery was monitored weekly using staircase and cylinder tests. Histological and morphometric nerve analyses were used to assess nerve regeneration at the end of treatment. The functional evaluation demonstrated benefits of both tasks, but found no difference between them (P > 0.05). The unskilled training, however, induced a greater degree of nerve regeneration as evidenced by histological measurement (P < 0.05). These data provide evidence that both of the forelimb training tasks used in this study can accelerate functional recovery following brachial plexus injury.

Influence of transcutaneous electrical stimulation on heterotopic ossification: an experimental study in Wistar rats

Heterotopic ossification (HO) is a metaplastic biological process in which there is newly formed bone in soft tissues, resulting in joint mobility deficit and pain. Different treatment modalities have been tried to prevent HO development, but there is no consensus on a therapeutic approach. Since electrical stimulation is a widely used resource in physiotherapy practice to stimulate joint mobility, with analgesic and anti-inflammatory effects, its usefulness for HO treatment was investigated. We aimed to identify the influence of electrical stimulation on induced HO in Wistar rats. Thirty-six male rats (350-390 g) were used, and all animals were anesthetized for blood sampling before HO induction, to quantify the serum alkaline phosphatase. HO induction was performed by bone marrow implantation in both quadriceps of the animals, which were then divided into 3 groups: control (CG), transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) group (TG), and functional electrical stimulation (FES) group (FG) with 12 rats each. All animals were anesthetized and electrically stimulated twice per week, for 35 days from induction day. After this period, another blood sample was collected and quadriceps muscles were bilaterally removed for histological and calcium analysis and the rats were killed. Calcium levels in muscles showed significantly lower results when comparing TG and FG (P<0.001) and between TG and CG (P<0.001). Qualitative histological analyses confirmed 100% HO in FG and CG, while in TG the HO was detected in 54.5% of the animals. The effects of the muscle contractions caused by FES increased HO, while anti-inflammatory effects of TENS reduced HO.

A comparison of cognitive processes and components of neurological maturation in 3-and-11 year-old children

The relationship between the child's cogni tive development and neurological maturation has been of theoretical interest for many year s. Due to diff iculties such as the lack of sophisticated techniques for measur ing neurolog ical changes and a paucity of normative data, few studies exist that have attempted to correlate the two factors. Recent theory on intellectual development has proposed that neurological maturation may be a factor in the increase of short-term memory storage space. Improved technology has allowed reliable recordings of neurolog ical maturation.. In an attempt to correlate cogni tive development and neurological maturation, this study tested 3-and II-year old children. Fine motor and gross motor short-term memory tests were used to index cogni tive development. Somatosensory evoked potentials elici ted by median nerve stimulation were used to measure the time required for the sensation to pass along the nerve to specific points on the somatosensory pathway. Times were recorded for N14, N20, and P22 interpeak latencies. Maturation of the central nervous system (brain and spinal cord) and the peripheral nervous system (outside the brain and spinal cord) was indi~ated by the recorded times. Signif icant developmental di fferences occurred between 3-and ll-year-olds in memory levels, per ipheral conduction velocity and central conduction times. Linear regression analyses showed that as age increased, memory levels increased and central conduction times decreased. Between the ll-year-old groups, there were no significant differences in central or peripheral nervous system maturation between subjects who achieved a 12 plus score on the digit span test of the WISC-R and those who scored 7 or lower on the same test. Levels achieved on the experimental gross and fine motor short-term memory tests differed significantly within the ll-year-old group.

Effets neurophysiologiques de la stimulation du nerf vague : implication dans le traitement de la dépression résistante et optimisation des paramètres de stimulation

La dépression est une pathologie grave qui, malgré de multiples stratégies thérapeutiques, demeure résistante chez un tiers des patients. Les techniques de stimulation cérébrale sont devenues une alternative intéressante pour les patients résistants à diverses pharmacothérapies. La stimulation du nerf vague (SNV) a ainsi fait preuve de son efficacité en clinique et a récemment été approuvée comme traitement additif pour la dépression résistante. Cependant, les mécanismes d’action de la SNV en rapport avec la dépression n’ont été que peu étudiés. Cette thèse a donc eu comme premier objectif de caractériser l’impact de la SNV sur les différents systèmes monoaminergiques impliqués dans la pathophysiologie de la dépression, à savoir la sérotonine (5-HT), la noradrénaline (NA) et la dopamine (DA), grâce à l’utilisation de techniques électrophysiologiques et de la microdialyse in vivo chez le rat. Des études précliniques avaient déjà révélé qu’une heure de SNV augmente le taux de décharge des neurones NA du locus coeruleus, et que 14 jours de stimulation sont nécessaires pour observer un effet comparable sur les neurones 5-HT. Notre travail a démontré que la SNV modifie aussi le mode de décharge des neurones NA qui présente davantage de bouffées, influençant ainsi la libération terminale de NA, qui est significativement augmentée dans le cortex préfrontal et l’hippocampe après 14 jours. L’augmentation de la neurotransmission NA s’est également manifestée par une élévation de l’activation tonique des récepteurs postsynaptiques α2-adrénergiques de l’hippocampe. Après lésion des neurones NA, nous avons montré que l’effet de la SNV sur les neurones 5-HT était indirect, et médié par le système NA, via l’activation des récepteurs α1-adrénergiques présents sur les neurones du raphé. Aussi, tel que les antidépresseurs classiques, la SNV augmente l’activation tonique des hétérorécepteurs pyramidaux 5-HT1A, dont on connait le rôle clé dans la réponse thérapeutique aux antidépresseurs. Par ailleurs, nous avons constaté que malgré une diminution de l’activité électrique des neurones DA de l’aire tegmentale ventrale, la SNV induit une augmentation de la DA extracellulaire dans le cortex préfrontal et particulièrement dans le noyau accumbens, lequel joue un rôle important dans les comportements de récompense et l’hédonie. Un deuxième objectif a été de caractériser les paramètres optimaux de SNV agissant sur la dépression, en utilisant comme indicateur le taux de décharge des neurones 5-HT. Des modalités de stimulation moins intenses se sont avérées aussi efficaces que les stimulations standards pour augmenter l’activité électrique des neurones 5-HT. Ces nouveaux paramètres de stimulation pourraient s’avérer bénéfiques en clinique, chez des patients ayant déjà répondu à la SNV. Ils pourraient minimiser les effets secondaires reliés aux périodes de stimulation et améliorer ainsi la qualité de vie des patients. Ainsi, ces travaux de thèse ont caractérisé l’influence de la SNV sur les trois systèmes monoaminergiques, laquelle s’avère en partie distincte de celle des antidépresseurs classiques tout en contribuant à son efficacité en clinique. D’autre part, les modalités de stimulation que nous avons définies seraient intéressantes à tester chez des patients recevant la SNV, car elles devraient contribuer à l’amélioration des bénéfices cliniques de cette thérapie.

La stimulation du nerf vague pour le traitement de la dépression réfractaire : les résultats après un an de suivi

La stimulation du nerf vague (SNV) a reçu l’approbation de Santé Canada en 2001, comme en Europe, pour le traitement de la dépression réfractaire et en 2005 aux États-Unis. Les études européennes et américaines rapportent un taux de réponse de 50% et de rémission de 30% après un an de traitement. La sélection des patients, encadrée par la recherche de marqueurs biologiques et des critères de résistance, pourrait contribuer à améliorer les taux de réponse. Cette étude décrit le suivi des patients ambulatoires souffrant de dépression réfractaire, d’un spectre unipolaire ou bipolaire (n=13) sous SNV. Une révision exhaustive de l’histoire médicale et thérapeutique précède une évaluation clinique intensive. Si un consensus d’équipe est obtenu, une investigation clinique à la recherche des marqueurs biologiques est effectuée. Ceci inclut une tomographie par émission de photons simples (SPECT), une tomographie par émission de positrons (TEP), une formule sanguine complète, un test de suppression à la dexaméthasone (DST), une collecte d’urine 24h (catécholamines et cortisol), une polysomnographie et une évaluation neuropsychologique abrégée. Après 1 an de traitement, 61,5% (8/13) des patients ont atteint le seuil de réponse (diminution de 50% des symptômes), dont 87.5% (7/8) en rémission. Les patients diagnostiqués d’un trouble bipolaire, présentant un DST anormal et/ou avec déficits cognitifs ont répondu au traitement et poursuivent leur rémission après 2 ans. Une sélection minutieuse des patients pour le SNV serait une méthode efficace pour traiter les dépressions réfractaires, notamment pour prévenir les rechutes, amenant un état euthymique durable pour la plupart des patients.

Analysis of intrinsic cardiac neuron activity in relation to neurogenic atrial fibrillation and vagal stimulation

La fibrillation auriculaire est le trouble du rythme le plus fréquent chez l'homme. Elle conduit souvent à de graves complications telles que l'insuffisance cardiaque et les accidents vasculaires cérébraux. Un mécanisme neurogène de la fibrillation auriculaire mis en évidence. L'induction de tachyarythmie par stimulation du nerf médiastinal a été proposée comme modèle pour étudier la fibrillation auriculaire neurogène. Dans cette thèse, nous avons étudié l'activité des neurones cardiaques intrinsèques et leurs interactions à l'intérieur des plexus ganglionnaires de l'oreillette droite dans un modèle canin de la fibrillation auriculaire neurogène. Ces activités ont été enregistrées par un réseau multicanal de microélectrodes empalé dans le plexus ganglionnaire de l'oreillette droite. L'enregistrement de l'activité neuronale a été effectué continument sur une période de près de 4 heures comprenant différentes interventions vasculaires (occlusion de l'aorte, de la veine cave inférieure, puis de l'artère coronaire descendante antérieure gauche), des stimuli mécaniques (toucher de l'oreillette ou du ventricule) et électriques (stimulation du nerf vague ou des ganglions stellaires) ainsi que des épisodes induits de fibrillation auriculaire. L'identification et la classification neuronale ont été effectuées en utilisant l'analyse en composantes principales et le partitionnement de données (cluster analysis) dans le logiciel Spike2. Une nouvelle méthode basée sur l'analyse en composante principale est proposée pour annuler l'activité auriculaire superposée sur le signal neuronal et ainsi augmenter la précision de l'identification de la réponse neuronale et de la classification. En se basant sur la réponse neuronale, nous avons défini des sous-types de neurones (afférent, efférent et les neurones des circuits locaux). Leur activité liée à différents facteurs de stress nous ont permis de fournir une description plus détaillée du système nerveux cardiaque intrinsèque. La majorité des neurones enregistrés ont réagi à des épisodes de fibrillation auriculaire en devenant plus actifs. Cette hyperactivité des neurones cardiaques intrinsèques suggère que le contrôle de cette activité pourrait aider à prévenir la fibrillation auriculaire neurogène. Puisque la stimulation à basse intensité du nerf vague affaiblit l'activité neuronale cardiaque intrinsèque (en particulier pour les neurones afférents et convergents des circuits locaux), nous avons examiné si cette intervention pouvait être appliquée comme thérapie pour la fibrillation auriculaire. Nos résultats montrent que la stimulation du nerf vague droit a été en mesure d'atténuer la fibrillation auriculaire dans 12 des 16 cas malgré un effet pro-arythmique défavorable dans 1 des 16 cas. L'action protective a diminué au fil du temps et est devenue inefficace après ~ 40 minutes après 3 minutes de stimulation du nerf vague.

Comparación entre analgesia epidural continua vs bloqueo nervio periférico en niños llevados a cirugía múltiple de miembros inferiores

Las cirugías reconstructivas múltiples de miembros inferiores son intervenciones quirúrgicas que implican un difícil manejo analgésico en el postoperatorio, actualmente la técnica analgésica usada es la analgesia peridural; sin embargo los efectos adversos asociados a esta no la hacen una técnica ideal para manejo de dolor. Los bloqueos de nervio periférico han aparecido como una alternativa para el manejo del dolor; pero no se ha difundido ampliamente su uso. Se pretende evaluar la disminución de efectos adversos con el uso de bloqueos de nervio periférico sobre la analgesia epidural. Este estudio piloto inicial se realizo para verificar efectividad técnicas a usar y problemas que se pudieran presentar. Se aplico el protocolo en 23 pacientes que fueron llevados a cirugía de miembros inferiores, se dividieron en 2 grupos 11 recibieron bloqueos de nervio periférico y 12 analgesia epidural. Se les realizo seguimiento por 48 horas y se evaluó el control del dolor, consumo de opioides y efectos adversos. El tiempo de colocación del bloqueo fue similar en ambos grupos, el grupo de bloqueos presento menos episodios de dolor y menos episodios de dolor severo. No se presento retención urinaria en ningún paciente pero en el grupo de epidural se presento mayor incidencia de nausea y vomito (60% vs 45%). Se encontró que los bloqueos de nervio periférico son una adecuada opción para el manejo del dolor en este tipo de cirugías; y al parecer disminuye la incidencia de eventos adversos asociados a la analgesia epidural.

Efeitos da eletroestimulação percutânea na incontinência urinária e qualidade de vida pós-prostatectomia: registro de seis casos

Introduction: Radical prostatectomy surgery is the best treatment currently adopted by detecting prostate cancer. The urinary incontinence is one more common and difficult to treat postoperative complications, which causes a negative impact on quality of life of the individual prostatectomy . The surface electrical nerve stimulation involves the transmission of electrical impulses from an external stimulator for peripheral nerve through surface electrodes attached to skin. It is an easy and efficient technique, widely used for pain relief, rehabilitation and muscle strengthening. Objective: To analyze the effect of T10-L2 percutaneous electrical stimulation, in individuals with urinary incontinence who underwent radical prostatectomy by the laparoscopic technique. Methods: Six patients had previously undergone radical prostatectomy were submitted to 20 sections of surface electrical stimulation with frequency of 4 Hz, pulse width of 1ms during 20 minutes. All subjects fillid a quality of life - International Consultation on Incontinence Questionnaire- Short FormI - ICIQ-SF questionnaire evaluating. Results: Results showed reduction in the use of the number of pads, number of leaks before and after treatment, and reduced voiding frequency and consequent improvement in quality of life. No side effects were reported. Conclusion: Percutanous electrical stimulation in T10-L2 may be an effective technique to treat urinary incontinence (UI) after radical prostatectomy video laparoscopy

Ação neuro-muscular do veneno crotálico: dados preliminares

Estudamos 6 pacientes, 2 cães e um coelho com intoxicação crotálica. Avaliamos a condução nervosa periférica sensitiva e motora, a transmissão neuromuscular e eletromiografias. As biópsias de músculo foram processadas por histoquímica. Os 6 pacientes apresentaram mononeuropatia sensitiva no nervo periférico adjacente ao local da inoculação do veneno e encontramos evidências histoquímicas de miopatia mitocondrial. Os defeitos da transmissão neuromuscular foram mínimos. A maioria dos autores admite que veneno crotálico determina síndrome miastênica. Nossos achados indicam que ptose palpebral, facies miastênico e fraqueza muscular observados após acidente crotálico, correspondem provavelmente a miopatia mitocondrial, muitas vezes transitória e reversível.

Inside-out vein graft and inside-out artery graft in rat sciatic nerve repair

Although veins and arteries present similar wall structures, there are differences which may be relevant in peripheral nerve reconstruction. Inside-out vein grafts (IOVG) have been satisfactorily used to repair both motor and sensitive nerves. However, the inside-out artery graft (IOAG) is a new technique and not fully investigated. Our study presents comparative morphological data on nerve regeneration achieved with IOVG and IOAG in the repair of Wistar rat sciatic nerves. Jugular veins and aorta arteries were harvested from donor animals and used inside-out to bridge a 10-mm gap. Animals were sacrificed at 10 weeks to evaluate nerve regeneration. Both techniques presented great variability in nervous tissue, though some animals showed satisfactory results. Different intensities of scarring processes might have interfered with nerve regeneration. Although IOVG and IOAG techniques showed similar morphometric results, in general, IOVG presented a closer-to-normal nerve organization than IOAG.

Localization and irregular distribution of Na,K-ATPase in myelin sheath from rat sciatic nerve

Sodium, potassium adenosine triphosphatase (Na,K-ATPase) is a membrane-bound enzyme that maintains the Na+ and K+ gradients used in the nervous system for generation and transmission of bioelectricity. Recently, its activity has also been demonstrated during nerve regeneration. The present study was undertaken to investigate the ultrastructural localization and distribution of Na,K-ATPase in peripheral nerve fibers. Small blocks of the sciatic nerves of male Wistar rats weighing 250-300g were excised, divided into two groups, and incubated with and without substrate, the para-nitrophenyl phosphate (pNPP). The material was processed for transmission electron microscopy, and the ultra-thin sections were examined in a Philips CNI 100 (TM) electron microscope. The deposits of reaction product were localized mainly on the axolemma, on axoplasmic profiles, and irregularly dispersed on the myelin sheath, but not in the unmyelinated axons. In the axonal membrane, the precipitates were regularly distributed on the cytoplasmic side. These results together with published data warrant further studies for the diagnosis and treatment of neuropathies with compromised Na,K-ATPase activity. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Latero-terminal neurorrhaphy without removal of the epineural sheath. Experimental study in rats.

Termino-lateral neurorrhaphies have been used up to the beginning of this century. After this period, they have no longer been reported. We tested the efficacy of a new type of latero-terminal neurorrhaphy and evaluated the role of the epineural sheath. A group of 10 rats had the fibular nerve sectioned and the distal ending was sutured to the lateral face of the tibial nerve without removing the epineurium. All experiments were made on the right side, the left one remaining untouched in half of the animals of each group. The other half were denervated by sectioning and inverting the endings of the fibular nerves. In this way, tibial cranial muscles were either normal or denervated in the left side and reinnervated through latero-terminal neurorrhaphy in the right side. After 7.7 months, the animals were subjected to electrophysiological tests, sacrificed, and the nerves and muscles were taken for histological exams. A response of the tibial cranial muscle was obtained in 75% of the animals. The distal ending of the fibular nerve showed an average of 498 nerve fibers. The average areas of the reinnervated tibial cranial muscles were (mu 2):841.30 for M2n and 1798.33 for M2d. We concluded that the termino-lateral neurorrhaphy was functional, conducting electrical stimuli and allowing the passage of axons from the lateral surface of a healthy nerve, to reconstitute the distal segment of a sectioned nerve. The presence of the epineurium was no impediment to axonal regeneration or to the passage of electrical stimuli.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

The silent period in patients with chronic renal failure undergoing hemodialysis

Silent period was evaluated in 20 adult male patients with chronic renal failure undergoing hemodialysis. Readings were obtained by supramaximal stimulus to the median nerve, during maximum isometric effort of the abductor pollicis brevis muscle against resistance. Two types of abnormalities were observed, motor neuron hypoexcitability with elongated silent period, and motor neuron hyperexcitability with reduction or absence of silent period. Some abnormalities are probably linked with dialysis duration, but show no correlation to presence or absence of peripheral neuropathy. The silent period alterations described in this study could possibly correlate with some other clinical feature frequently seen in patients with chronic renal failure such as hypereflexia of the deep tendon reflexes.

Efeito da catuama e do bilobalide na regeneração nervosa perifírica de ratos submetidos à secção do nervo isquático

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeito da estimulação do músculo tibial cranial após neurorrafia término-lateral do nervo fibular em ratos

Pós-graduação em Bases Gerais da Cirurgia - FMB