Summary
The mechanism of middle frequency excitation is analyzed by electrical stimulation of the frog's sciatic nerve with bursts of single or multiple phase-locked sinusoidal cycles up to 50 000 cps.
1. Middle frequency excitation is caused by superimposing the effects of a single half period at each stimulating electrode. The effect of the first negative half-period is not completely nullified by the following positive phase. Consequently after a multiple cycle burst a summation of the local response about the critical membrane voltage is possible (Gildemeister-effect).
2. With balanced current densities this excitation process is detectable on both stimulating electrodes (“ambipolar stimulation” see Wyss), but between both electrodes always a phase displacement exists corresponding to Pflügers law of polar excitation.
3. The frequency, above which the special mechanism of middle frequency excitation begins, depends on the membrane time constants (for example Hill's k) and decreases with falling temperature, the Q 10 being about 2.
Zusammenfassung
Der Mechanismus der Reizwirkung mittelfrequenter Wechselströme („Gildemeister-Effekt“) wird durch Messungen an N. ischiadicus des Frosches näher analysiert. Der Nerv wird mit sinusförmigen Wechselstromimpulsen von 20 Hz bis 50 000 Hz zeitlich begrenzter Dauer und regelbarer Einund Ausschaltphase gereizt und das fortgeleitete Aktionspotential gleichzeitig mit der Reizspannung registriert.
Es ergab sich: 1. Die Erregung der Mittelfrequenz erfolgt durch Überlagerung der Wirkung der einzelnen Halbperioden an jeder der beiden Elektroden. Die Wirkung der ersten negativen Halbwelle wird durch die unmittelbar folgende positive Halbwelle nicht völlig gelöscht. Es kommt zu einer Summation der lokalen Antwort und zu einem fortgeleiteten Aktionspotential nach Ablauf mehrerer Perioden.
2. Die Erregung tritt am ganzen Nerven bei äußerlich symmetrischer Stromzuführung an beiden Reizelektroden auf („ambipolare Reizung“ nach Wyss), jedoch mit einer Phasenverschiebung von einer halben Periode entsprechend dem Gesetz der polaren Erregung.
3. Die Grenzfrequenz, oberhalb der der „Gildemeister-Effekt“ beginnt, hängt von den Zeitkonstanten des Erregungsprozesses (z. B. der Konstanten k nach Hill) ab. Sie wird durch Herabsetzung der Temperatur mit einem Q 10 von etwa 2 zu niedrigen Frequenzen hin verschoben.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
Literatur
Bromm, B.: Über den Mechanismus der Reizwirkung mittelfrequenter Wechselströme. Pflügers Arch. ges. Physiol. 281, 23 (1964).
Dittler, R., u. G. Reuss: Der zeitliche Verlauf des Erregbarkeitsumschlages nach kathodischer Vordurchströmung des Nerven. Z. Biol. 104, 45–62 (1951).
Frankenhaeuser, B., and L. E. Moore: The effect of temperature on the sodium and potassium permeability changes in myelinated nerve fibres of Xenopus laevis. J. Physiol. (Lond.) 169, 431–437 (1963).
Gildemeister, M.: Über die Reizwirkung von Hochfrequenzströmen. Ber. ges. Physiol. 42, 581 (1928).
— Untersuchung über die Wirkung der Mittelfrequenzströme auf den Menschen. Pflügers Arch. ges. Physiol. 247, 366–404 (1944).
Hill, A. V.: Excitation and accomodation in nerve. Proc. roy. Soc. B 119, 305–354 (1936).
Hodgkin, A., and F. Huxley: Quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve. J. Physiol. (Lond.) 117, 500 (1952).
Jacobi, K. W., u. H. Lullies: Über die Wirkungsweise der sogenannten Interferenzströme bei der Reizung erregbarer biologischer Strukturen. Z. Biol. 114, 195–209 (1963).
Krijgsman, B. J., J. C. van de Kramer, E. W. van Lennep u. A. Stolk: Untersuchungen über die Aktivität des peripheren Nervensystems bei verschiedener Temperatur. Acta physiol. pharmacol. neerl. 1, 63–81 (1950).
Lullies, H., u. H. Hensel: Über die Summationsvorgänge bei der Reizung vegetativer Nerven nach Reizversuchen mit sinusförmigen Wechselströmen und sinusförmigen Einzelreizen am N. vagus der Schildkröte. Z. Biol. 104, 1–33 (1951).
Rosemann, H. U.: Die Gleichrichterwirkung des Muskels bei Reizung mit mittelfrequentem Wechselstrom (Bedeutung der Einschaltphase). Z. Biol. 107, 108–114 (1955).
Schaefer, H.: Experimentelle Grundlagen einer Spannungstheorie der elektrischen Nervenreizung Pflügers Arch. ges. Physiol. 237, 736–760 (1936).
Schwarz, F.: Die Reizwirkung rechteckiger elektrischer Wechselimpulse auf die Skeletmuskeln des Frosches. Der Gildemeister-Effekt. Acta biol. med. germ. 5, 355–363 (1960).
Suzuki, M., u. J. Suzuki: Die dritte Wirkung der Durchströmung als Grundlage der modernen Elektrotherapie und der gegenwärtige Stand der Elektrotherapie in Japan. Elektromedizin 8, 66–71 (1963).
Ulbricht, W.: Zustand des Na-Transportsystems und elektrotonische Schwellenänderungen an markhaltigen Einzelfasern. Pflügers Arch. ges. Physiol. 267, 468–490 (1958).
Volkmer, H.: Über den „Reizeinbruch“ bei Versuchen mit mittelfrequenten Wechselströmen. Z. Biol. 108, 259–265 (1956).
Wyss, O. A. M.: Elektrische Reizung nach neuem Prinzip. Experimentelle Grundlagen und praktische Erfolgsaussichten der Mittelfrequenzreizung. Schweiz. med. Wschr. 48, 1531–1537 (1962).
— Die Reizwirkung mittelfrequenter Wechselströme. Helv. physiol. pharmacol. Acta 21, 173–188 (1963).
— Elektrische Reizung mit kurzen gleitspiegelsymmetrischen Wechselimpulsen. Helv. physiol. pharmacol. Acta 23, 107–130 (1965).
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Über einige der hier mitgeteilten Ergebnisse wurde bereits kurz berichtet (Bromm, 1964).
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Bromm, B., Lullies, H. Über den Mechanismus der Reizwirkung mittelfrequenter Wechselströme auf die Nervenmembran. Pflügers Archiv 289, 215–226 (1966). https://doi.org/10.1007/BF00363808
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00363808