Visual and Auditory Evoked Responses During Penicillin‐Induced Generalized Spike‐and‐Wave Activity in Cats

Kim J. Burchiel, Robert R. Myers, Reginald G. Bickford

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Abstract

In 13 healthy adult cats chronically implanted with parasagittal electrodes applied to the dural surface, curarization was performed and baseline recordings of the visual evoked response (VER), auditory evoked response (AER).and brainstem auditory evoked response (BAER) were made. Following the procedure of Prince and Farrell (1969), the animals were then given intramuscular doses of 300,000 to 500,000 U/kg of penicillin with the subsequent development of diffuse, bilaterally symmetrical,‐photosensitive spike‐and‐wave discharges in the EEG These data and the similarity of this model to human petit mal epilepsy argue against increased inhibitory impulses to the visual system during the ictal discharge being responsible for the subjective loss of visual information during petit mal absence. If the amplitude of the evoked response is directly related to the functional integrity of a sensory system, this suggests that the impairment of sensory input, or absence, during spike‐and‐wave paroxysm is due to interference with sensory processing rostral to the brainstem ascending auditory pathway, and probably does not occur in primary sensory cortex but rather in cortical or subcortical association tracts. Chez 13 chats adultes et sains, curarisés, porteurs d'électrodes épidurales chroniques implantées dans la région parasagittale, on a enregistré comme contrôle, les potentiels évoqués visuels (PEV), auditifs (PEA) et les réponses évoquées acoustiques au niveau du brainstem (BAER). Suivant la méthode de Prince et Farrel(1969)les animaux recevaient ensuite des doses de 300.000 à 500.000 unités/kg de pénicilline. Ceci produisait une heure à une heure et demi après des décharges EEG de pointes ondes diffuses bilatérales et symétriques évoquées par la SLI et s'accompagnant de myoclonies faciales, arrêt du mouvement et des épisodes de comportement à type “d'absence” chez les animaux non curarisés. L es différents potentiels évoqués VER, AER, et BAER étaient enregistrés à des intervalles de 15 minutes pendant plusieurs heures durant lesquelles le VER diminuait significativement d'amplitude jusqu'au moment de l'apparition des premières pointes ondes évoquées par la stimulation photique environ une heure après 1'injection après laquelle toutes les composantes précoces (0 à 200 milli‐secondes) du VER augmentaient progressivement de 150 à 300 pour cent jusqu'à l'apparition constante de bouffées spontanées de pointes ondes (entre une heure et demi et deux heures). En coincidence avec cette modification, on a aussi observé des modifications des composantes tardives (200 à 500 millisecondes). Les deux phénomènes de la diminution précoce et de l'augmentation tardive du PEV étaient également évidents dans le cortex visuel et non visuel. Avec ce modèle on a observé aussi des modifications du PEA semblables mais de moindre importance par rapport à celle du PEV. L'amplitude des ondes de 1 jusqu'à 5 augmentait de 28 à 88% avec un maximum une heure et demi après l'injection de penicilline. Ces données et les analogies du modèle expérimental utilisé et de l'épilepsie avec absences typiques de type Petit Mal chez 1'homme, sont contre l'hypothèse de l'existence au cours d'une décharge critique de type Petit Mal, d'une inhibition du système visuel qui serait responsable de la perte subjective d'informations visuelles pendant une absence Petit Mai. Si l'amplitude de la réponse évoquée a une relation directe avec l'intégrité fonctionnelle d'un système sensoriel, ceci suggère que le déficit ou l'absence de l'afférence sensorielle pendant les décharges de pointes ondes sont la conséquence d'une interférence dans Intégration du message sensoriel qui se situe rostralement aux voies auditives ascendantes et qui n'a pas lieu dans le cortex sensoriel primaire, mais plutôt dans les voies associatives corticales ou souscorticales. Se implantaron electrodos parasagitales en contacto con la superficie de la dura en 13 gatos adultos y sanos. Tras la curarización se registraron los trazados basales de las Respuestas Visuales Evocadas (VER), de las Respuestas Auditivas Evocadas (AER) y de las Respuestas Auditivas Troncoencefalicas Evocadas (BAER). Siguiendo el procedimiento de Prince y Farell (1.969) los animales fueron inyectados con 300,000 o 500,000 Unidades/kg, de penicilina consiguiéndose el desarrollo subsiquiente, en el E.E.G., de descargas punta‐onda fotosensibles de presentación difusa, bilateral y simétrica. Aparecieron entre los 60 y 90 minutos y, en los animales no curarizados, coincidieron con mioclonias faciales, interrupción de las actividades motoras y “ausencias” con mirada fija en el espacio; Las VER, AER y BAER fueron monitorizadas, durante varias horas, con 15 minutos de intervalo, observándose que las amplitudes de los VER disminuían consistentemente hasta el momento en que la fotoestimulacíon provocaba los primeros brotes de complejos punta‐onda. Esto ocurrfa, aproximadamente, a los 60 minutos de la inyección y, a partir de este momento, todos los componentes precoces de las VER (0 a 200 milisegundos) aumentaban progresivamente del 150 a 300% hasta que los brotes de punta‐onda se registraban de forma consistente (de 90 a 120 minutos). Coincidiendo co este cambio tambien se observó un marcado incremento de los componenetes taríos (200 a 500 milisegundos). Ambos hallazgos, la disminución precoz y el incremento tardio de las VER, se observaron igualmente en las cortezas visuales y no visuales. Tambien se registraron cambios en las AER con el desarrollo de este modelo y fueron semejantes a los observados en las VER aunque en menor grado. Las amplitudes de las ondas I a V de las BAER aumentaron del 28 al 88%, siendo este aumento máximo a los 90 minutos de la inyección de penicilina. Todos estos datos y la semejanza de este modelo con la epilepsía petit‐mal en humanos, ofrecen argumentos en contra de un aumento de los impulsos inhibidores de la corteza visual durante la descarga ictal, considerados como responsables de la pérdida de información visual durante la ausencia de petit‐mal. Si la amplitude de las respuestas evocadas está relacionada directamente con la integridad funcional del sistema sensorial, hay que suponer que la alteración del in‐put sensorial, o su ausencia, durante los paroxismos punta‐onda puede ser debida a una interferencia en el proceso de la información sensorial en zonas más rostrales que las vías auditivas ascendentes del tronco cerebral. Probablemente no tiene lugar en la corteza sensorial primaria sino, más bien, en vias asociativas corticales o subcorticales. 13 Gesunden, ausgewachsenen Katzen wurden auf die durale Oberfläche parasagittal Elektroden chronisch implantiert. Die Tiere wurden curarisiert und Basisableitungen der visuellen evozierten Potentiale (VEP), der akustisch evozierten Potentiale (AEP) und der akustisch evozierten Potentiale des Hirnstamms (BAEP) durchgeführt. Entsprechend dem Vorgehen von Prince und Farell (1969) erhielten die Tiere intramuskuläre Dosen von 300.000 bis 500.000 E/kg Penicillin und entwickelten darauf diffuse bilateral symmetrische fotosensible spike‐ und wave‐Entladungen im EEG, die 1 bis 1 1/2 Std. später auftraten und bei nicht curarisierten Tieren einhergingen mit facialem Myoklonus, Bewegungsruhe und “absenceähnlichem” Starren. Die VEP, AEP, BAEP wurden in 15 Min. Intervallen für mehrere Stunden vom Monitor aufgezeichnet. Während dieser Zeit nahm die Amplitude der VEP deutlich ab bis zu dem Zeitpunkt an dem die ersten spike‐ und wave‐Ausbrüche durch Fotostimulation ausgelöst werden konnten; das geschah etwa 1 Std. nach der Injektion. Nach diesem Zeitpunkt traten alle frühen Komponenten (0–200 Millisekunden) der VEP zunehmend vermehrt von 150 auf 300% auf, bis spontane spike‐und wave‐Ausbrüche ständig abzuleiten waren (nach 1 1/2 bis 2 Std.) Mit diesen Veränderungen einhergehend konnte auch eine deutliche Zunahme der späten Komponenten (200–500 Millisekunden) beobachtet werden. Sowohl die frühe Verminderung und spätere Vermehrung der VEP waren gleichermassen im visuellen und nicht visuellen Cortex zu beobachten. Veränderungen der AEP wurden auch in der Entwicklung dieses Modells abgeleitet sie entsprachen den Veränderungen der VEP, waren aber geringer ausgeprägt. Die Amplituden der Wellen I bis V der BAEP waren 1 1/2 Std. nach der Penicillininjektion von 28 auf maximal 88% angestiegen. Diese Ergebnisse und die Ännlichkeit der Versuchsanordnung mit der Petit‐Mal‐Epilepsie des Menschen sprechen gegen die Annahme, dass während der Krampfentladungen vermehrte inhibitorische Einflüsse auf das visuelle System ursächlich verantwortlich sind für den subjektiven Verlust visueller Information während einer Petit‐Mai‐Absence. Wenn die Amplitude der evozierten Potentiale in direkter Beziehung zu der funktionellen Integrität eines sensorischen Systems steht, lässt dies vermuten, dass die Störung der sensorischen Einflüsse oder ihr Fehlen während der spike‐und wave‐Entladungen die Folge einer Interferenz mit der sensorischen Verarbeitung darstellt. Sie ist rostral der zum Hirnstamm aszendierenden Hörbahn‐wahrscheinlich nicht in den primären sensorischen Cortex‐zu lokalisieren sondern viel eher in corticale oder subcortical Assoziations‐bahnen.

Original languageEnglish (US)
Pages (from-to)293-311
Number of pages19
JournalEpilepsia
Volume17
Issue number3
DOIs
StatePublished - Sep 1976

Keywords

  • Absence
  • Cats
  • Evoked response
  • Penicillin
  • Spike and wave

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  • Neurology
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