电刺激嗅神经诱发电位实验研究
作者：徐春晓 倪道凤 李奉荣 陈兴明
单位：100730 北京 中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院耳鼻咽喉科
关键词：诱发电位；电刺激；嗅粘膜
中华耳鼻烟喉科杂志990409 摘要 目的 探索一种不受主观因素影响，能客观反映嗅觉功能的实验方法。方法 采用20只健康家兔，刺激电极分别置于筛板和鼻甲嗅区粘膜及呼吸区粘膜；记录电极置于头皮表面近嗅球部，给予0.2～4.0 mA电刺激，记录产生的诱发电位。结果 电极置于筛板和鼻甲嗅区粘膜可记录到一组“负-正-负”三相的诱发电位波，依次命名为N1、P1、N2，当刺激强度为2.0 mA时，筛板粘膜诱发电位的潜伏期分别为16.27、 25.36、 49.75 ms; 鼻甲嗅区粘膜诱发电位的潜伏期为20.29、31.31、 46.83 ms。电极置于呼吸区粘膜及切断嗅神经后的嗅区粘膜不能引出诱发电位。结论 电刺激家兔嗅粘膜可引出波形稳定的嗅神经诱发电位，该电位源于嗅觉系统。
, 百拇医药
Olfactory evoked potentials produced by electrical stimulation of the olfactory mucosa
XU Chunxiao,NI Daofeng, LI Fengrong, et al.
Department of Otorhinolaryngology, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100730
Abstract Objective To develop an objective olfactometric method. Methods Electrically evoked olfactory potentials were recorded in 20 rabbits with 0.2～4.0 mA electrical stimulations. The stimulating electrodes were placed on the olfactory and respiratory regions of the nasal mucosa. Recording electrode was placed on the scalp near the olfactory bulb. Results Electrically evoked olfactory potentials composed of triphasic negative-positive-negative peaks, named N1, P1, N2 respectively, were detected on the olfactory region. The latencies of N1, P1, N2 were 16.27ms, 25.36ms, 49.75ms respectively in cribriform plate. No electrically evoked potentials were detected on the respiratory mucosa, nor did on the olfactory mucosa after olfactory neurectomy. Conclusion Steady and clear electrically evoked olfactory potentials which originated from olfactory neurosystem were detected on olfactory mucosa in rabbits.
, http://www.100md.com
Key words Evoked potentials Electric stimulation Olfactory mucosa
长期以来一直依赖患者的主观判断来了解其嗅觉功能，可靠性和定量性都很差，需要一种不受患者主观因素和状态影响的客观测试方法。国外学者在本世纪30年代即开始了嗅觉诱发电位研究，但因其影响因素较多，进展较慢。本实验以家兔为实验对象，初步进行了电刺激嗅神经诱发电位的研究。
材料和方法
家兔20只，雌雄不限，体重(2.0±0.2) kg。以3.5%戊巴比妥钠按35 mg/kg腹腔内注射麻醉。生效后于鼻背正中作切口，显露出鼻骨、额骨、鼻额缝。于鼻额缝上、下约0.2 cm处，用电钻各磨开一直径0.3～0.5 cm的骨窗，上显露嗅球，下与鼻腔相通。在隔声屏蔽室内记录电刺激嗅神经诱发电位。电刺激的提供及诱发电位的记录均由日产MEB-5304K型诱发电位仪完成。电刺激为脉宽500 μs的方波，强度0.2～4.0 mA，PPS 2次/s，滤波频率1～500 Hz，叠加20次，扫描100 ms。刺激电极为同心针形电极和由2根不锈钢针制成的双极电极。后者电极除尖部2 mm外均涂以绝缘硅胶，2针间相距2 mm。刺激电极经开放的骨窗进入鼻腔，分别置于筛板粘膜、鼻甲嗅区粘膜和呼吸区粘膜。记录电极置于同侧头皮近嗅球部皮下。参考电极置于对侧相应位置。地极接枕部皮下。为证实电位来源于嗅觉系统，并排除非嗅觉系统兴奋对电位的污染，于筛板上方切断连接嗅球的嗅神经，以相同条件再刺激筛板及鼻甲嗅区粘膜，记录诱发的电活动。各波潜伏期为刺激开始到出现各波波峰的时间；振幅为波峰到波谷(N1-P1)或波谷到波峰(P1-N2)间的距离。
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结果
一、波形
双极针形刺激电极置于筛板或鼻甲嗅区粘膜时，可记录到一组由“负-正-负”三相波组成的诱发电位波形图,各波依次命名为N1、P1、N2。按各波出现的情况大致可分为A、B、C 3种类型(图1)。其中A型最常见，由“负-正-负”波组成，占64.70%；B型由“负-正”波组成，占5.8%；C型为单一N1波，占29.5%。波形与刺激强度有关，当刺激强度增加时部分B、C型波可转化为A型波(图2)。
图1 嗅神经诱发电位的波形
图2 双极电位置于筛板时不同刺激强度下的诱发电位波形
, 百拇医药
二、潜伏期
1.刺激强度对潜伏期的影响：当刺激强度增加或降低时，潜伏期变化不明显(图2)。将双极针形电极分别置于筛板和鼻甲嗅区粘膜所记录的波潜伏期(表1)各强度间对比，差异无显著性(P>0.05)。
2. 刺激电极的位置对潜伏期的影响：刺激电极的位置不同，潜伏期不同。双极针形电极置于鼻甲嗅区粘膜较其置于筛板粘膜引出的诱发电位潜伏期长，尤以N1波明显(图3A,B)。在刺激强度为1.0 mA和2.0 mA时，双极针形电极置于筛板和鼻甲嗅区粘膜引出诱发电位潜伏期差异有显著性(表1，t值分别为2.8187和2.3641，P<0.05)。
图3 双极电极置于筛板、鼻甲嗅区、呼吸区粘膜及切断嗅神经后的嗅神经后的诱发电位波形。A电极于筛板；B电极于鼻甲嗅粘膜；C电极于呼吸区粘膜；D切断嗅神经后
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表1 双极针形电极于筛板及鼻甲嗅区时不同强度下各波的潜伏期(ms,
±s) 刺激强度(mA)
N1
P1
N2
筛板(侧)
鼻甲嗅区(侧)
筛板(侧)
鼻甲嗅区(侧)
筛板(侧)
鼻甲嗅区(侧)
, 百拇医药
1.0
16.49±2.44(17)
21.40±6.13*(14)
25.98± 5.82(12)
31.66±8.99(14)
46.72± 9.52(10)
49.10± 7.69(11)
2.0
16.27±3.53(17)
20.29±5.69*(15)
, 百拇医药
25.36± 7.10(12)
31.31±8.85(15)
49.75±12.24(11)
46.83±11.77(14)
3.0
16.55±3.95(17)
19.81±5.45 (15)
26.38± 8.87(11)
31.59±9.33(13)
50.53±13.68(11)
, 百拇医药
48.83±12.92(13)
4.0
17.10±4.32(17)
19.59±4.92 (14)
26.12±10.08(11)
32.28±9.02(11)
51.40±12.85(11)
48.99±14.23(11)
*P<0.05
三、振幅
振幅的个体差异较大，于相同条件下，从几微伏到几十微伏不等。随着刺激强度的增加，振幅增大，但增大到一定程度则不再增大，且可有降低的表现(图2)。将刺激电极置于筛板时所测得的振幅列于表2，并作出输入-输出曲线(图4)，可清楚地看到其对高强度刺激的饱和特性。
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表2 同心针形电极于筛板时各波的振幅(μV，±s) 刺激强度(mA)
各波振幅
N1-P1
P1-N2
侧数
振幅
侧数
振幅
1.0
22
, http://www.100md.com
10.34±8.98
19
10.92±6.13
2.0
22
12.57±8.64
21
15.11±6.68
3.0
22
12.82±8.61
22
15.29±8.45
, 百拇医药
4.0
22
12.02±8.54
22
15.59±8.45
图4 电极于筛板，振幅的输入-输出曲线
四、不同刺激电极对结果的影响
用同心针形刺激电极替代双极针形电极，电极位于筛板时亦可引出“负-正-负”一组诱发电位波，但波形有所不同，A型波较双极电极组多，占93%，多数波形较双极电极组光滑、稳定。但其潜伏期与双极电极组比较差异无显著性。将同心针形电极置于鼻甲嗅区粘膜时则不能诱发出电位。
, 百拇医药
五、刺激呼吸区粘膜的反应
将2种电极分别置于鼻腔呼吸区粘膜，均无诱发电位引出(图3C)。随着电刺激强度增强家兔出现喷嚏反射。
六、切断嗅神经后的反应
于嗅球与筛板间切断嗅神经，再行电刺激，使用2种电极分别刺激筛板和鼻甲嗅粘膜均不能引出诱发电位(图3D)。
讨论
本实验通过电刺激家兔筛板及鼻甲嗅区粘膜记录到了一组较稳定的诱发电位波形。鼻腔粘膜内除嗅神经外还有三叉神经，本实验将刺激电极置于鼻嗅区粘膜可记录到随刺激强度改变而呈规律性的电位变化，置于主要由三叉神经支配的鼻呼吸区粘膜则不能记录到任何电活动。同时切断筛板与嗅球间的嗅神经，再刺激筛板及嗅区粘膜，亦不能引出诱发电位。由此推断电刺激诱发的电活动源于嗅觉系统，而非三叉神经的电活动[1]。
, 百拇医药
嗅神经纤维在筛板粘膜与鼻甲嗅区粘膜内的分布有很大不同，筛板处分布密度很高，而鼻甲嗅区粘膜内嗅丝末梢神经较分散，电刺激需达到一定强度、刺激的细胞达到一定数量时，方可引起电位改变。同心电极较双极针形电极直径小，电刺激引发的电场小，其在神经细胞较分散的鼻甲嗅区粘膜不易达到阈值，不引起电位改变，而在嗅神经分布密度高的筛板，则可引出电位波形，且因其电场小、干扰少，波形较双极电极诱发波形光滑、稳定。
将实验所记录的波形与文献[2，3]比较，波形相似，均为“负-正-负”波， 但各波潜伏期与文献中相比均有提前。分析与以下原因有关：①动物种类不同，其解剖及神经传导时间不同；② 刺激及记录电极的位置不同；③ 动物大小不同，颅骨大小不等。本实验将刺激电极分别置于筛板和鼻甲嗅区粘膜，记录电极位置不变，发现后者潜伏期较前者延长，经t检验，差异有显著性，提示后者神经传导时间较长。
实验所得诱发电位各波的振幅个体差异较大，达到最高振幅时的刺激强度亦不一致，可能与家兔对电刺激的敏感程度不同有关。同时从图2及输入-输出曲线可看到振幅随刺激强度增大而增大，但到一定强度后变化不明显，超过一定强度振幅可有降低现象，提示嗅觉系统也存在对电刺激的饱和现象。
, 百拇医药
兔嗅区粘膜面积较大[4]，电极相对较易插入。但电极自前鼻孔插入可引起喷嚏反射[5]，而且鼻腔嗅粘膜薄，电极不易固定，电极于记录中常有脱落，再插时位置有变化，对粘膜有损伤，使波形不稳定，影响了实验结果。因此我们经预实验后采取先在鼻骨开窗，于直视下插入、准确固定电极，克服了由前鼻孔插入诱发动物喷嚏反射而影响电极的固定和电位记录的缺点。
本实验技术要求较化学刺激简单，为客观测试嗅功能状态提供了一种方法，通过进一步研究，有望将来试用于人嗅觉功能的检查和监测。
参考文献
1 Hummel T, Kobal G. Differences in human evoked potentials related to olfactory or trigeminal chemosensory activation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1992,84:84-89.
, http://www.100md.com
2 Ishimaru T, Sakumoto M, Kimura Y, et al. Olfactory evoked potentials produced by electrical stimulation of the olfactory mucosa. Auris Nasuslarynx, 1996,23:98-104.
3 Sato M, Kodama N, Sasaki T, et al. Olfactory evoked potentials: experimental and clinical studies. J Neurosurg, 1996,85:1122-1126.
4 Mulvaney BD, Heist HE. Mapping of rabbit olfactory cells. J Anat, 1970,107:19-30.
5 Jones T, Rog D. Olfaction: a review. J Laryngol Otol, 1998,112: 11-24.
(收稿：1998-08-24 修回：1999-05-10), http://www.100md.com
单位：100730 北京 中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院耳鼻咽喉科
关键词：诱发电位；电刺激；嗅粘膜
中华耳鼻烟喉科杂志990409 摘要 目的 探索一种不受主观因素影响，能客观反映嗅觉功能的实验方法。方法 采用20只健康家兔，刺激电极分别置于筛板和鼻甲嗅区粘膜及呼吸区粘膜；记录电极置于头皮表面近嗅球部，给予0.2～4.0 mA电刺激，记录产生的诱发电位。结果 电极置于筛板和鼻甲嗅区粘膜可记录到一组“负-正-负”三相的诱发电位波，依次命名为N1、P1、N2，当刺激强度为2.0 mA时，筛板粘膜诱发电位的潜伏期分别为16.27、 25.36、 49.75 ms; 鼻甲嗅区粘膜诱发电位的潜伏期为20.29、31.31、 46.83 ms。电极置于呼吸区粘膜及切断嗅神经后的嗅区粘膜不能引出诱发电位。结论 电刺激家兔嗅粘膜可引出波形稳定的嗅神经诱发电位，该电位源于嗅觉系统。
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Olfactory evoked potentials produced by electrical stimulation of the olfactory mucosa
XU Chunxiao,NI Daofeng, LI Fengrong, et al.
Department of Otorhinolaryngology, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100730
Abstract Objective To develop an objective olfactometric method. Methods Electrically evoked olfactory potentials were recorded in 20 rabbits with 0.2～4.0 mA electrical stimulations. The stimulating electrodes were placed on the olfactory and respiratory regions of the nasal mucosa. Recording electrode was placed on the scalp near the olfactory bulb. Results Electrically evoked olfactory potentials composed of triphasic negative-positive-negative peaks, named N1, P1, N2 respectively, were detected on the olfactory region. The latencies of N1, P1, N2 were 16.27ms, 25.36ms, 49.75ms respectively in cribriform plate. No electrically evoked potentials were detected on the respiratory mucosa, nor did on the olfactory mucosa after olfactory neurectomy. Conclusion Steady and clear electrically evoked olfactory potentials which originated from olfactory neurosystem were detected on olfactory mucosa in rabbits.
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Key words Evoked potentials Electric stimulation Olfactory mucosa
长期以来一直依赖患者的主观判断来了解其嗅觉功能，可靠性和定量性都很差，需要一种不受患者主观因素和状态影响的客观测试方法。国外学者在本世纪30年代即开始了嗅觉诱发电位研究，但因其影响因素较多，进展较慢。本实验以家兔为实验对象，初步进行了电刺激嗅神经诱发电位的研究。
材料和方法
家兔20只，雌雄不限，体重(2.0±0.2) kg。以3.5%戊巴比妥钠按35 mg/kg腹腔内注射麻醉。生效后于鼻背正中作切口，显露出鼻骨、额骨、鼻额缝。于鼻额缝上、下约0.2 cm处，用电钻各磨开一直径0.3～0.5 cm的骨窗，上显露嗅球，下与鼻腔相通。在隔声屏蔽室内记录电刺激嗅神经诱发电位。电刺激的提供及诱发电位的记录均由日产MEB-5304K型诱发电位仪完成。电刺激为脉宽500 μs的方波，强度0.2～4.0 mA，PPS 2次/s，滤波频率1～500 Hz，叠加20次，扫描100 ms。刺激电极为同心针形电极和由2根不锈钢针制成的双极电极。后者电极除尖部2 mm外均涂以绝缘硅胶，2针间相距2 mm。刺激电极经开放的骨窗进入鼻腔，分别置于筛板粘膜、鼻甲嗅区粘膜和呼吸区粘膜。记录电极置于同侧头皮近嗅球部皮下。参考电极置于对侧相应位置。地极接枕部皮下。为证实电位来源于嗅觉系统，并排除非嗅觉系统兴奋对电位的污染，于筛板上方切断连接嗅球的嗅神经，以相同条件再刺激筛板及鼻甲嗅区粘膜，记录诱发的电活动。各波潜伏期为刺激开始到出现各波波峰的时间；振幅为波峰到波谷(N1-P1)或波谷到波峰(P1-N2)间的距离。
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结果
一、波形
双极针形刺激电极置于筛板或鼻甲嗅区粘膜时，可记录到一组由“负-正-负”三相波组成的诱发电位波形图,各波依次命名为N1、P1、N2。按各波出现的情况大致可分为A、B、C 3种类型(图1)。其中A型最常见，由“负-正-负”波组成，占64.70%；B型由“负-正”波组成，占5.8%；C型为单一N1波，占29.5%。波形与刺激强度有关，当刺激强度增加时部分B、C型波可转化为A型波(图2)。
图1 嗅神经诱发电位的波形
图2 双极电位置于筛板时不同刺激强度下的诱发电位波形
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二、潜伏期
1.刺激强度对潜伏期的影响：当刺激强度增加或降低时，潜伏期变化不明显(图2)。将双极针形电极分别置于筛板和鼻甲嗅区粘膜所记录的波潜伏期(表1)各强度间对比，差异无显著性(P>0.05)。
2. 刺激电极的位置对潜伏期的影响：刺激电极的位置不同，潜伏期不同。双极针形电极置于鼻甲嗅区粘膜较其置于筛板粘膜引出的诱发电位潜伏期长，尤以N1波明显(图3A,B)。在刺激强度为1.0 mA和2.0 mA时，双极针形电极置于筛板和鼻甲嗅区粘膜引出诱发电位潜伏期差异有显著性(表1，t值分别为2.8187和2.3641，P<0.05)。
图3 双极电极置于筛板、鼻甲嗅区、呼吸区粘膜及切断嗅神经后的嗅神经后的诱发电位波形。A电极于筛板；B电极于鼻甲嗅粘膜；C电极于呼吸区粘膜；D切断嗅神经后
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表1 双极针形电极于筛板及鼻甲嗅区时不同强度下各波的潜伏期(ms,
±s) 刺激强度(mA)N1
P1
N2
筛板(侧)
鼻甲嗅区(侧)
筛板(侧)
鼻甲嗅区(侧)
筛板(侧)
鼻甲嗅区(侧)
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1.0
16.49±2.44(17)
21.40±6.13*(14)
25.98± 5.82(12)
31.66±8.99(14)
46.72± 9.52(10)
49.10± 7.69(11)
2.0
16.27±3.53(17)
20.29±5.69*(15)
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25.36± 7.10(12)
31.31±8.85(15)
49.75±12.24(11)
46.83±11.77(14)
3.0
16.55±3.95(17)
19.81±5.45 (15)
26.38± 8.87(11)
31.59±9.33(13)
50.53±13.68(11)
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48.83±12.92(13)
4.0
17.10±4.32(17)
19.59±4.92 (14)
26.12±10.08(11)
32.28±9.02(11)
51.40±12.85(11)
48.99±14.23(11)
*P<0.05
三、振幅
振幅的个体差异较大，于相同条件下，从几微伏到几十微伏不等。随着刺激强度的增加，振幅增大，但增大到一定程度则不再增大，且可有降低的表现(图2)。将刺激电极置于筛板时所测得的振幅列于表2，并作出输入-输出曲线(图4)，可清楚地看到其对高强度刺激的饱和特性。
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表2 同心针形电极于筛板时各波的振幅(μV，
±s) 刺激强度(mA)各波振幅
N1-P1
P1-N2
侧数
振幅
侧数
振幅
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10.34±8.98
19
10.92±6.13
2.0
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12.57±8.64
21
15.11±6.68
3.0
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12.82±8.61
22
15.29±8.45
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4.0
22
12.02±8.54
22
15.59±8.45
图4 电极于筛板，振幅的输入-输出曲线
四、不同刺激电极对结果的影响
用同心针形刺激电极替代双极针形电极，电极位于筛板时亦可引出“负-正-负”一组诱发电位波，但波形有所不同，A型波较双极电极组多，占93%，多数波形较双极电极组光滑、稳定。但其潜伏期与双极电极组比较差异无显著性。将同心针形电极置于鼻甲嗅区粘膜时则不能诱发出电位。
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五、刺激呼吸区粘膜的反应
将2种电极分别置于鼻腔呼吸区粘膜，均无诱发电位引出(图3C)。随着电刺激强度增强家兔出现喷嚏反射。
六、切断嗅神经后的反应
于嗅球与筛板间切断嗅神经，再行电刺激，使用2种电极分别刺激筛板和鼻甲嗅粘膜均不能引出诱发电位(图3D)。
讨论
本实验通过电刺激家兔筛板及鼻甲嗅区粘膜记录到了一组较稳定的诱发电位波形。鼻腔粘膜内除嗅神经外还有三叉神经，本实验将刺激电极置于鼻嗅区粘膜可记录到随刺激强度改变而呈规律性的电位变化，置于主要由三叉神经支配的鼻呼吸区粘膜则不能记录到任何电活动。同时切断筛板与嗅球间的嗅神经，再刺激筛板及嗅区粘膜，亦不能引出诱发电位。由此推断电刺激诱发的电活动源于嗅觉系统，而非三叉神经的电活动[1]。
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嗅神经纤维在筛板粘膜与鼻甲嗅区粘膜内的分布有很大不同，筛板处分布密度很高，而鼻甲嗅区粘膜内嗅丝末梢神经较分散，电刺激需达到一定强度、刺激的细胞达到一定数量时，方可引起电位改变。同心电极较双极针形电极直径小，电刺激引发的电场小，其在神经细胞较分散的鼻甲嗅区粘膜不易达到阈值，不引起电位改变，而在嗅神经分布密度高的筛板，则可引出电位波形，且因其电场小、干扰少，波形较双极电极诱发波形光滑、稳定。
将实验所记录的波形与文献[2，3]比较，波形相似，均为“负-正-负”波， 但各波潜伏期与文献中相比均有提前。分析与以下原因有关：①动物种类不同，其解剖及神经传导时间不同；② 刺激及记录电极的位置不同；③ 动物大小不同，颅骨大小不等。本实验将刺激电极分别置于筛板和鼻甲嗅区粘膜，记录电极位置不变，发现后者潜伏期较前者延长，经t检验，差异有显著性，提示后者神经传导时间较长。
实验所得诱发电位各波的振幅个体差异较大，达到最高振幅时的刺激强度亦不一致，可能与家兔对电刺激的敏感程度不同有关。同时从图2及输入-输出曲线可看到振幅随刺激强度增大而增大，但到一定强度后变化不明显，超过一定强度振幅可有降低现象，提示嗅觉系统也存在对电刺激的饱和现象。
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兔嗅区粘膜面积较大[4]，电极相对较易插入。但电极自前鼻孔插入可引起喷嚏反射[5]，而且鼻腔嗅粘膜薄，电极不易固定，电极于记录中常有脱落，再插时位置有变化，对粘膜有损伤，使波形不稳定，影响了实验结果。因此我们经预实验后采取先在鼻骨开窗，于直视下插入、准确固定电极，克服了由前鼻孔插入诱发动物喷嚏反射而影响电极的固定和电位记录的缺点。
本实验技术要求较化学刺激简单，为客观测试嗅功能状态提供了一种方法，通过进一步研究，有望将来试用于人嗅觉功能的检查和监测。
参考文献
1 Hummel T, Kobal G. Differences in human evoked potentials related to olfactory or trigeminal chemosensory activation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1992,84:84-89.
, http://www.100md.com
2 Ishimaru T, Sakumoto M, Kimura Y, et al. Olfactory evoked potentials produced by electrical stimulation of the olfactory mucosa. Auris Nasuslarynx, 1996,23:98-104.
3 Sato M, Kodama N, Sasaki T, et al. Olfactory evoked potentials: experimental and clinical studies. J Neurosurg, 1996,85:1122-1126.
4 Mulvaney BD, Heist HE. Mapping of rabbit olfactory cells. J Anat, 1970,107:19-30.
5 Jones T, Rog D. Olfaction: a review. J Laryngol Otol, 1998,112: 11-24.
(收稿：1998-08-24 修回：1999-05-10), http://www.100md.com