Percutaneous sciatic nerve block with tramadol induces analgesia and motor blockade in two animal pain models

Local anesthetic efficacy of tramadol has been reported following intradermal application. Our aim was to investigate the effect of perineural tramadol as the sole analgesic in two pain models. Male Wistar rats (280-380 g; N = 5/group) were used in these experiments. A neurostimulation-guided sciatic nerve block was performed and 2% lidocaine or tramadol (1.25 and 5 mg) was perineurally injected in two different animal pain models. In the flinching behavior test, the number of flinches was evaluated and in the plantar incision model, mechanical and heat thresholds were measured. Motor effects of lidocaine and tramadol were quantified and a motor block score elaborated. Tramadol, 1.25 mg, completely blocked the first and reduced the second phase of the flinching behavior test. In the plantar incision model, tramadol (1.25 mg) increased both paw withdrawal latency in response to radiant heat (8.3 ± 1.1, 12.7 ± 1.8, 8.4 ± 0.8, and 11.1 ± 3.3 s) and mechanical threshold in response to von Frey filaments (459 ± 82.8, 447.5 ± 91.7, 320.1 ± 120, 126.43 ± 92.8 mN) at 5, 15, 30, and 60 min, respectively. Sham block or contralateral sciatic nerve block did not differ from perineural saline injection throughout the study in either model. The effect of tramadol was not antagonized by intraperitoneal naloxone. High dose tramadol (5 mg) blocked motor function as well as 2% lidocaine. In conclusion, tramadol blocks nociception and motor function in vivo similar to local anesthetics.

Effect of the ketamine/xylazine anesthetic on the auditory brainstem response of adult gerbils

The auditory brainstem response (ABR) is a test widely used to assess the integrity of the brain stem. Although it is considered to be an auditory-evoked potential that is influenced by the physical characteristics of the stimulus, such as rate, polarity and type of stimulus, it may also be influenced by the change in several parameters. The use of anesthetics may adversely influence the value of the ABR wave latency. One of the anesthetics used for e ABR assessment, especially in animal research, is the ketamine/xylazine combination. Our objective was to determine the influence of the ketamine/xylazine anesthetic on the ABR latency values in adult gerbils. The ABRs of 12 adult gerbils injected with the anesthetic were collected on three consecutive days, or a total of six collections, namely: pre-collection and A, B, C, D, and E collections. Before each collection the gerbil was injected with a dose of ketamine (100 mg/kg)/xylazine (4 mg/kg). For the capture of the ABR, 2000 click stimuli were used with rarefaction polarity and 13 stimuli per second, 80 dBnHL intensity and in-ear phones. A statistically significant difference was observed in the latency of the V wave in the ABR of gerbils in the C and D collections compared to the pre-, A and E collections, and no difference was observed between the pre-, A, B, and E collections. We conclude that the use of ketamine/xylazine increases the latency of the V wave of the ABR after several doses injected into adult gerbils; thus clinicians should consider the use of this substance in the assessment of ABR.

Études pharmacocinétiques exploratoires de certains médicaments utilisés en analgésie post-opératoire

La douleur post-opératoire chez les patients constitue un défi thérapeutique important pour les cliniciens. Le traitement de la douleur post-opératoire n’est pas accessoire ni optionnel, puisqu’il permet de donner un congé de l’hôpital plus rapide aux patients et ainsi, il contribue à des économies importantes pour notre système de santé. Parmi les approches thérapeutiques utilisées pour la prise en charge de la douleur post-opératoire, cette thèse s’intéresse particulièrement aux blocs de nerfs périphériques par les anesthésiques locaux et à l’administration de la néostigmine par voie épidurale. Ces médicaments sont utilisés en clinique sans avoir préalablement établi, en se basant sur leur propriétés pharmacocinétiques et pharmacodynamiques spécifiques, leurs doses optimales. Ces doses devraient également tenir en considération les particularités anatomiques du site d’injection par rapport au site d’action. Cette thèse inclut des études exploratoires qui ont contribué à caractériser la pharmacocinétique de la ropivacaïne et de la bupivacaïne ainsi que la pharmacocinétique et la pharmacodynamie de la néostigmine. La première étude portait sur seize patients subissant une chirurgie orthopédique avec un bloc combiné des nerfs fémoral et sciatique par la ropivacaïne (n=8) ou la bupivacaïne (n=8). C’était la première étude qui a inclu des temps d’échantillons pharmacocinétiques allant jusqu’à 32 h après le bloc et ces résultats ont démontré une variabilité interindividuelle considérable. La modélisation par approche de population a aidé à expliquer les sources de la variabilité et démontré que l’absorption systémique des anesthésiques locaux était très lente. De plus, les concentrations plasmatiques demeuraient mesurables, et dans certains cas présentaient un plateau, 32 h après le bloc. Dans les prochaines études, un échantillonnage allant jusqu’à 4 ou 5 jours sera nécessaire afin d’atteindre la fin de l’absorption. La deuxième étude a établi le développement d’un modèle animal en étudiant la pharmacocinétique de la ropivacaïne après administration intraveineuse ainsi que son degré de liaison aux protéines plasmatiques chez le lapin (n=6). Les résultats ont démontré que, chez le lapin la ropivacaïne est beaucoup moins liée aux protéines plasmatiques comparativement à l’humain. Ce résultat important sera utile pour planifier les prochaines études précliniques. La troisième étude a exploré, pour la première fois, la pharmacocinétique et la pharmacodynamie de la néostigmine administrée par voie épidurale et a essayé de caractériser la courbe dose-réponse en utilisant trois doses différentes : 0.5, 1 et 1.5 mg. Bien que les concentrations de la néostigmine dans le liquide céphalo-rachidien fussent très variables une relation inverse entre la consommation de mépéridine et la dose de néostigmine a été démontrée. La dose de 1.5 mg a donné une meilleure réponse pharmacodynamique sur la douleur, mais elle a été considérée comme dangereuse puisqu’elle a résulté en deux cas d’hypertension. Nous avons conclu que des doses plus faibles que 1.5 mg devront être utilisées lors de l’utilisation de la néostigmine par voie épidurale. En conclusion, les études rapportées dans cette thèse ont exploré les propriétés pharmacocinétiques et/ou pharmacodynamiques de certains médicaments utilisés pour le traitement de la douleur post-opératoire. Ceci mènera au but ultime qui est la meilleure prise en charge de la douleur post-opératoire chez les patients.

Pharmacométrie de la ropivacaïne suivant l’anesthésie locorégionale chez les patients orthopédiques : caractérisation de l’intensité et de la durée du bloc sensitif

Introduction & Objectifs : Pour assurer l’analgésie postopératoire, l’anesthésiste dispose, en plus des différentes classes de médicaments administrés par voie orale ou intraveineuse, de diverses techniques pour bloquer l’influx nerveux douloureux en administrant les anesthésiques locaux (AL) de manière centrale ou périphérique. La ropivacaïne (ROP), un AL à longue durée d’action, est un médicament de première intention partout dans le monde, en raison de sa grande efficacité et de son faible risque de toxicité. Contrairement à certains pays, la ROP n'est toujours pas indiquée au Canada pour la rachianesthésie (bloc central) en raison d'un manque de données probantes. Jusqu'à présent, les efforts de recherche ont essentiellement porté sur la sécurité ainsi que sur la durée d’action du médicament lorsqu’administré par voie spinale. De plus, les doses optimales de ROP pour l’anesthésie régionale périphérique ne sont pas encore précisément connues. La posologie devrait être adaptée au site d’administration ainsi qu’à l’intensité et la durée du stimulus produit par la chirurgie. Ultimement, cela permettrait aux cliniciens d’identifier le régime optimal en fonction des facteurs démographiques qui pourraient affecter la pharmacocinétique (PK) et la pharmacodynamie (PD) de l’AL (objectif global de ces travaux). Validation de la Méthode Analytique Manuscrit 1 : Une méthode analytique spécifique et sensible permettant de déterminer les concentrations plasmatiques de ROP a d’abord été optimisée et validée. Validation du Biomarqueur Manuscrit 2 : Nous avons ensuite mis au point et évalué la fiabilité d’une méthode quantitative basée sur la mesure du seuil de perception sensorielle (CPT) chez le volontaire sain. Ce test nécessite l’application d’un courant électrique transcutané qui augmente graduellement et qui, selon la fréquence choisie, est capable de stimuler spécifiquement les fibres nerveuses impliquées dans le cheminement de l’influx nerveux douloureux. Les résultats obtenus chez les volontaires sains indiquent que la mesure CPT est fiable, reproductible et permet de suivre l’évolution temporelle du bloc sensitif. Études cliniques Manuscrit 3 : Nous avons ensuite caractérisé, pendant plus de 72 h, l’absorption systémique de la ROP lorsqu’administrée pour un bloc du nerf fémoral chez 19 patients subissant une chirurgie du genou. Le modèle PK populationnel utilisé pour analyser nos résultats comporte une absorption biphasique durant laquelle une fraction de la dose administrée pénètre rapidement (temps d’absorption moyen : 27 min, IC % 19 – 38 min) dans le flux sanguin systémique pendant que l’autre partie, en provenance du site de dépôt, est redistribuée beaucoup plus lentement (demi-vie (T1/2) : 2.6 h, IC % 1.6 – 4.3 h) vers la circulation systémique. Une relation statistiquement significative entre l’âge de nos patients et la redistribution de l’AL suggère que la perméabilité tissulaire est augmentée avec l’âge. Manuscrit 4 : Une analyse PK-PD du comportement sensitif du bloc fémoral (CPT) a été effectuée. Le modèle développé a estimé à 20.2 ± 10.1 mg la quantité de ROP nécessaire au site d’action pour produire 90 % de l’effet maximal (AE90). À 2 X la AE90, le modèle prédit un début d’action de 23.4 ± 12.5 min et une durée de 22.9 ± 5.3 h. Il s’agit de la première étude ayant caractérisé le comportement sensitif d’un bloc nerveux périphérique. Manuscrit 5 : La troisième et dernière étude clinique a été conduite chez les patients qui devaient subir une chirurgie du genou sous rachianesthésie. Tout comme pour le bloc du nerf fémoral, le modèle PK le plus approprié pour nos données suggère que l’absorption systémique de la ROP à partir du liquide céphalo-rachidien est biphasique; c.à.d. une phase initiale (T1/2 : 49 min, IC %: 24 – 77 min) suivie (délai: 18 ± 2 min) d'une phase légèrement plus lente (T1/2 : 66 min, IC %: 36 – 97 min). L’effet maximal a été observé beaucoup plus rapidement, soit aux environs de 12.6 ± 4.9 min, avant de revenir aux valeurs de base 210 ± 55 min suivant l’administration de l’agent. Ces données ont permis d’estimer une AE50 de 7.3 ± 2.3 mg pour l'administration spinale. Conclusion : En somme, ces modèles peuvent être utilisés pour prédire l’évolution temporelle du bloc sensitif de l’anesthésie rachidienne et périphérique (fémorale), et par conséquent, optimiser l’utilisation clinique de la ROP en fonction des besoins des cliniciens, notamment en ce qui a trait à l’âge du patient.

Les effets du vieillissement sur la pharmacodynamie et la pharmacocinétique de la kétamine et de la xylazine chez le rat Sprague-Dawley

Chez les animaux de laboratoire, même si les anesthésiques par inhalation sont généralement plus sécuritaires que les injectables, leur utilité est souvent restreinte lorsqu’un protocole expérimental exige une autre approche. Des combinaisons d’anesthésiques contenant de la kétamine sont considérées comme l’option de choix pour les anesthésies injectables chez les rats. Le vieillissement entraîne des changements dégénératifs au niveau de la structure et la fonction des organes, modifiant souvent à la pharmacocinétique des drogues. Ce projet porte sur l’évaluation des changements pharmacodynamiques (physiologiques, biochimiques et histologiques) et pharmacocinétiques, lors d’une combinaison anesthésique de kétamine-­‐xylazine chez le rat Sprague-­‐Dawley vieillissant. Une anesthésie à la kétamine-­‐xylazine fut induite chez des rats Sprague-­‐Dawley de différents âges. Afin d’évaluer l’effet du vieillissement sur le métabolisme des deux drogues, des prélèvements sanguins périodiques pour l’analyse de la pharmacocinétique ainsi que des mesures des paramètres physiologiques, biochimiques et une histopathologie furent effectués. Le vieillissement a causé certaines modifications notamment en produisant une diminution de la saturation d’oxygène, une baisse marquée de la fréquence cardiaque et respiratoire, une hypoalbuminémie ainsi qu’une augmentation de la durée d’anesthésie. Les paramètres pharmacocinétiques de la kétamine et de la xylazine furent grandement affectés par le vieillissement causant une augmentation progressive significative de l’aire sous la courbe (AUC) et du temps de demi-­‐vie, ainsi qu’une diminution de la clairance. À la lumière de ces résultats, les doses de kétamine et de xylazine doivent être adaptées chez les rats vieillissants pour permettre une anesthésie de durée raisonnable et un réveil sans complications.

Comparación de dos técnicas anestésicas con la producción de metabolitos de estrés en lactantes llevados a cirugía cardiaca

A través del tiempo las técnicas anestésicas basadas en opioides y especialmente en fentanyl han sido las más frecuentemente utilizadas en cirugía cardiaca pediátrica con circulación extracorpórea (CEC). La población pediátrica y en especial los niños menores de 10 kilos de peso tienen mayor susceptibilidad a las complicaciones postoperatorias, una de las razones para esta especial susceptibilidad es la respuesta al estrés y la reacción inflamatoria sistémica que desencadena la CEC en estos pacientes. La utilización de nuevos opioides (Remifentanil) más potentes, puede tener un impacto importante en la disminución del estrés metabólico desencadenado por la cirugía cardiaca. Mediante un estudio de cohortes realizado con los pacientes menores de 10 kilogramos de peso llevados a cirugía cardiaca con CEC se expusieron a dos diferentes técnicas anestésicas: la técnica “tradicional” basada en Fentanyl y otra basada en Remifentanil, se midieron las covariables que pudieran provocar altos niveles de estrés metabólico y se tomaron niveles basales y postoperatorios de tres metabolitos relacionados con el estrés (Lactato, Glucosa y Cortisol). Los resultados del estudio muestran grupos comparables en las mediciones basales de metabolitos de estrés y características clínicas, además de una relación, estadísticamente significativa, entre una menor producción de glucosa durante la CEC en los pacientes que son anestesiados con infusiones de remifentanil, los demás metabolitos no tuvieron relación con la técnica anestésica. Estos resultados abren caminos para la realización de estudios clínicos con el objetivo de establecer terapéuticas que permitan la disminución de la morbi-mortalidad asociada a cirugía cardiaca.

Sugammadex versus neostigmina en la reversión de la relajación neuromuscular en neurocirugía. Experimento clínico. Reporte preliminar

Existen grupos quirúrgicos específicos donde es mandatorio el uso de relajantes neuromusculares no despolarizantes, como es el caso de los pacientes llevados a procedimiento de neurocirugía; debido a sus características particulares el rocuronio es una buena alternativa para este tipo de procedimientos, ya sea en bolos o en infusión. Sin embargo la relajación residual y los efectos adversos de los medicamentos para revertir la relajación neuromuscular deben tenerse en cuenta en este grupo de pacientes en particular. El presente trabajo busca comparar la reversión de la relajación de infusiones de rocuronio, con Neostigmina mas Atropina vs la reversión con Sugammadex en pacientes llevados a manejo quirúrgico de lesiones supratentoriales por parte del servicio de neurocirugía de la Fundación Cardioinfantil, evaluando complicaciones durante la administración de los medicamentos y 24 horas posoperatorias, así como los tiempos para extubación y salida de salas de cirugía. Estudio con características de experimento prospectivo, aleatorizado, ciego, controlado. En este documento se realiza un reporte preliminar descriptivo de 14 pacientes reclutados hasta la actualidad.

Evaluación e intervención interdisciplinaria del dolor en Unidades de Cuidado Intensivo

El dolor es un problema importante para los pacientes hospitalizados en las UCI porque genera malestar y distrés. Además, la investigación ha demostrado que en algunos pacientes críticos el dolor agudo puede persistir después de alta y convertirse en crónico. La gestión eficaz del dolor en pacientes críticos requiere un enfoque interdisciplinario, que incorpore la visión y trabajo de expertos que representan una amplia variedad de especialidades clínicas. Así, la utilización de la intervención psicológica en el tratamiento del dolor es una parte integral de un enfoque global. Basado en una revisión de la evidencia científica, se identifican y señalan: (1) los tipos de dolor más comunes; (2) las características del dolor; (3) las patologías más frecuentes asociadas con la presencia de dolor; (4) los procedimientos que generan dolor en la UCI; (5) los métodos de evaluación del dolor; (6) la intervención del mismo y; (7) la contribución del psicólogo en la evaluación y manejo del dolor con el paciente, los familiares y los profesionales de la salud. La revisión realizada indica que los procesos psicológicos influyen tanto en la experiencia del dolor como en los resultados del tratamiento, por lo tanto la integración de los principios psicológicos en el tratamiento del dolor parecen tener potencial mejora de los resultados beneficiando la salud del paciente.

Comparación de costo-efectividad entre dos técnicas anestésicas: anestesia con sevofluoraneremifentanil frente a isofluorane-remifentanil

Nos encontramos en la era de la optimización de costos, por lo que es necesario realizar estudios farmacoeconómicos para identificar la costo- efectividad de los anestésicos actuales. Metodología: este estudio prospectivo, cegado al paciente, comparó los costos directos, los tiempos de recuperación y satisfacción de 45 pacientes que se asignaron aleatoriamente a dos grupos de anestesia balanceada (grupo sevofluoraneremifentanil n = 24 o grupo isofluoraneremifentanil n = 21) que iban a ser sometidos a cirugías de otorrinolaringología. Resultados: los tiempos de recuperación temprana (apertura ocular, respuesta a comandos, extubación, orientación y salida de sala) fueron menores en el grupo ISO y tuvieron diferencia estadísticamente significativa. Se encontraron datos variables en los costos de adquisición de los halogenados gastados, que fueron menores para el isofluorane, lo cual hacía también menos costosos los insumos anestésicos durante las cirugías; sin embargo, los costos en la sala de cirugía, en recuperación y sala de ambulatorios y los costos totales no mostraron diferencias significativas. La satisfacción fue similar entre los dos grupos. Conclusiones: una técnica basada en sevofluorane-remifentanil no es más costo-efectiva que utilizar isofluorane-remifentanil para pacientes ambulatorios sometidos a cirugías de otorrinolaringología.

Presentación de cámara anestésica de bajo costo como herramienta didáctica para explicar los fundamentos de la anestesia general a estudiantes de medicina veterinaria

Se presenta el uso de una cámara anestésica de bajo costo, construida en vidrio, de fácil manejo y limpieza, como recurso didáctico, para explicar, en ratones de laboratorio, los fundamentos de la anestesia general inhalatoria a estudiantes de medicina veterinaria. La cámara permite adecuada dosificación del anestésico, garantiza la vida de los animales y disminuye la exposición de profesores y estudiantes a los gases anestésicos. Así, se pueden abordar didácticamente los aspectos básicos de la anestesia general inhalada, como el efecto de la concentración del anestésico en el aire inspirado y solubilidad.

Incidencia de fibrilación auricular en las primeras 72 horas del post operatorio de revascularización miocárdica

Determinar la incidencia de fibrilación auricular en las primeras 72 horas del post operatorio en pacientes llevados a revascularización miocárdica utilizando dos técnicas de anestésia una convencional (AC) con anestésicos inhalados y opioides y otra con dexmedetomidina (AD.). cohorte retrospectivo, en donde se seleccionarán dos grupos de estudio, un grupo de expuestos, pacientes llevados a revascularización miocárdica con utilización técnica anestésica convencional y un grupo de no expuestos pacientes llevados a revascularización miocárdica con uso de dexmedetomidina como técnica de anestesia; A estos grupos se les hizo seguimiento por 72 horas para determinar la presencia de fibrilación auricular y la terapéutica instaurada.

Proporción de pacientes que presentan hipotermia peri operatoria durante un reemplazo articular de cadera, rodilla u hombro

Introducción: La hipotermia perioperatoria se ha documentado como factor de riesgo para el aumento de la morbimortalidad de los pacientes aumentando morbilidad miocárdica, riesgo de infección, pérdidas sanguíneas y tiempo de hospitalización. La aplicación de anestésicos toma relevancia ya que causa la pérdida de control central de la temperatura. Nuestro objetivo con este estudio fue describir la proporción de casos de hipotermia en la población sometida a un reemplazo articular durante un periodo de cuatro meses. Materiales y métodos: Se realizó un estudio de cohorte prospectivo. La población a estudio fueron los pacientes que fueron sometidos a un reemplazo total de cadera, rodilla u hombro. Se registró la temperatura central en el momento previo a la inducción anestésica, 30, 60 y 90 minutos después, al finalizar el procedimiento y al ingresar a recuperación. Se reportó el porcentaje de pacientes con hipotermia en cada tiempo. Resultados: Se analizaron en total 88 pacientes, el 55,7% fue llevado a cirugía de cadera, 39,7% de rodilla y 4,5% de hombro. El tipo de anestesia más utilizado fue general y la duración promedio de anestesia fue 164 minutos. La medición de la temperatura central se realizó en nasofaringe, esófago o tímpano. La proporción de pacientes que presentaron hipotermia en la inducción fue 21,6%, a 30 minutos 83%, a 60 minutos 73,9%, a 90 minutos 68,2%, al finalizar 59,1% y en recuperación 58%. Se realizó una prueba Chi cuadrado comparando las proporciones entre la inducción y los cinco periodos posteriores, se encontró que la proporción de pacientes con hipotermia en los cinco tiempos posteriores tuvo una diferencia estadísticamente significativa (p=0,00) comparada con la proporción de pacientes con hipotermia durante la inducción. Conclusión: En los pacientes sometidos a un reemplazo articular la hipotermia fue una condición prevalente posterior a la aplicación de los anestésicos sistémicos. Los dispositivos de calentamiento intraoperatorio usados actualmente son insuficientes para evitar la hipotermia, lo que indica concordancia con la literatura en cuanto a las recomendaciones de calentamiento perioperatorio, con énfasis en el precalentamiento, para prevenir la caída significativa de la temperatura y la morbimortalidad asociada.

Anestesia regional y periférica guiada por ultrasonido en el paciente critico

El presente trabajo es un capítulo de libro titulado “Anestesia Regional y Periférica Guiada por Ultrasonido en el Paciente Crítico” que será incluido en la última edición del libro “Manual de Ultrasonido en Terapia Intensiva y Emergencias” cuyo editor es el Doctor José de Jesús Rincón Salas y que será publicado por la Editorial Prado de México para distribución latinoamericana desde dicho país. Por solicitud del editor y teniendo en cuenta el enfoque del libro, el presente trabajo está dirigido a estudiantes de formación, médicos graduados y especialistas en las áreas de cuidado intensivo, anestesiología, dolor, medicina interna y medicina de urgencias. Tiene como propósito empapar de conocimientos necesarios y prácticos en anestesia regional a personas que usualmente no han tenido contacto con la anestesia regional, pues desafortunadamente sólo en los últimos años ha sido posible que la anestesia regional haya comenzado a salir de las salas de cirugía, ámbito donde ha estado confinada tradicionalmente. El lenguaje utilizado es sencillo y el capítulo ha sido escrito para que sea fácil de leer y consultar, dejando así mensajes muy claros sobre la utilidad, viabilidad e implicaciones que tiene el uso de anestesia regional guiada por ultrasonido en cuidado intensivo. Los autores esperamos que de esta manera, el presente capítulo permita continuar superando los obstáculos que se interponen entre los invaluables beneficios de la anestesia regional y los pacientes de cuidado intensivo que necesitan de ella.

Metabifurcation analysis of a mean field model of the cortex

Mean field models (MFMs) of cortical tissue incorporate salient, average features of neural masses in order to model activity at the population level, thereby linking microscopic physiology to macroscopic observations, e.g., with the electroencephalogram (EEG). One of the common aspects of MFM descriptions is the presence of a high-dimensional parameter space capturing neurobiological attributes deemed relevant to the brain dynamics of interest. We study the physiological parameter space of a MFM of electrocortical activity and discover robust correlations between physiological attributes of the model cortex and its dynamical features. These correlations are revealed by the study of bifurcation plots, which show that the model responses to changes in inhibition belong to two archetypal categories or “families”. After investigating and characterizing them in depth, we discuss their essential differences in terms of four important aspects: power responses with respect to the modeled action of anesthetics, reaction to exogenous stimuli such as thalamic input, and distributions of model parameters and oscillatory repertoires when inhibition is enhanced. Furthermore, while the complexity of sustained periodic orbits differs significantly between families, we are able to show how metamorphoses between the families can be brought about by exogenous stimuli. We here unveil links between measurable physiological attributes of the brain and dynamical patterns that are not accessible by linear methods. They instead emerge when the nonlinear structure of parameter space is partitioned according to bifurcation responses. We call this general method “metabifurcation analysis”. The partitioning cannot be achieved by the investigation of only a small number of parameter sets and is instead the result of an automated bifurcation analysis of a representative sample of 73,454 physiologically admissible parameter sets. Our approach generalizes straightforwardly and is well suited to probing the dynamics of other models with large and complex parameter spaces.

Anesthetic Activation of Central Respiratory Chemoreceptor Neurons Involves Inhibition of a THIK-1-Like Background K(+) Current

At surgical depths of anesthesia, inhalational anesthetics cause a loss of motor response to painful stimuli (i.e., immobilization) that is characterized by profound inhibition of spinal motor circuits. Yet, although clearly depressed, the respiratory motor system continues to provide adequate ventilation under these same conditions. Here, we show that isoflurane causes robust activation of CO(2)/pH-sensitive, Phox2b-expressing neurons located in the retrotrapezoid nucleus (RTN) of the rodent brainstem, in vitro and in vivo. In brainstem slices from Phox2b-eGFP mice, the firing of pH-sensitive RTN neurons was strongly increased by isoflurane, independent of prevailing pH conditions. At least two ionic mechanisms contributed to anesthetic activation of RTN neurons: activation of an Na(+)-dependent cationic current and inhibition of a background K(+) current. Single-cell reverse transcription-PCR analysis of dissociated green fluorescent protein-labeled RTN neurons revealed expression of THIK-1 (TWIK-related halothane-inhibited K(+) channel, K(2P)13.1), a channel that shares key properties with the native RTN current (i.e., suppression by inhalational anesthetics, weak rectification, inhibition by extracellular Na(+), and pH-insensitivity). Isoflurane also increased firing rate of RTN chemosensitive neurons in urethane-anesthetized rats, again independent of CO(2) levels. In these animals, isoflurane transiently enhanced activity of the respiratory system, an effect that was most prominent at low levels of respiratory drive and mediated primarily by an increase in respiratory frequency. These data indicate that inhalational anesthetics cause activation of RTN neurons, which serve an important integrative role in respiratory control; the increased drive provided by enhanced RTN neuronal activity may contribute, in part, to maintaining respiratory motor activity under immobilizing anesthetic conditions.