Kliničke studije pokazuju da jednokratno lokalno primijenjen BT-A smanjuje bol tijekom nekoliko mjeseci. Nadalje, brojna eksperimentalna istraživanja ukazuju da primjena botulinum toksina smanjuje lučenje glutamata iz perifernih završetaka primarnih aferentnih neurona. Budući da je glutamat najvažniji ekscitacijski neurotransmitor u nociceptivnom putu, moguće je da BT-A inhibira lučenje glutamata i u središnjim sinapsama. Hipoteza ovog istraživanja je da BT-A povećava analgetski učinak niskih doza antagonista glutamata interakcijom na razini kralješničke moždine. Ispitivanja su provedena na mužjacima štakora soja Wistar. BT-A (5 i.j./kg) je primijenjen intraplanarno, a kompetitivni antagonist NMDA receptora 2-amino-5-fosfonopentanoična kiselina (AP5 u dozama 1, 5 i 10 g/10l) intratekalno. Antinociceptivno djelovanje je ispitivano u formalinskom testu. AP5 je smanjio bolni odgovor uzrokovan formalinom u prvoj-akutnoj i drugoj-upalnoj fazi, dok je BT-A smanjio samo upalnu fazu formalinskog testa. Kombinacijom BT-A i AP5 postignut je sinergistički učinak u smanjenju boli u obje faze testa. Dobiveni rezultati ukazuju na interakciju između BT-A i glutamatnog sustava u procesu nocicepcije čime se otvara novo područje istraživanja koje bi moglo ponuditi odgovore na pitanja o još uvijek nejasnom mehanizmu antinociceptivvnog djelovanja BT-A. Potencijalni sinergizam između BT-A i niskih, ali sigurnih doza NMDA antagonista mogao bi utjecati na dizajniranje kliničkih studija kako bi se ispitala djelotvornost i sigurnost ovakvih kombinacija u ljudi.