The Early Involvement of Subcortical Structures During the Development of a Cortical Seizure Focus

Luis E. Morillo, Timothy J Ebner, James R. Bloedel

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

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Abstract

Summary: Cortical surface electrodes and bipolar depth electrodes were implanted stereotaxically in the ventral posterolateral and paracentral thalamic nuclei, amygdala, hippocampus, and putamen in adult cats to determine the progressive involvement of these structures in the generalization of an experimentally induced seizure disorder. Prior to (45–65 days) and following (50–70 days) subpial injection of 0.04 ml of aluminum hydroxide in the sensorimotor cortex, 30 min EEG records were obtained regularly in each animal. At the time of aluminum hydroxide injection, there was no persistent abnormal EEG activity resulting from electrode implantation. In all animals, intermittent slow waves and epileptiform activity appeared in subcortical or extrafocal structures prior to the development of epileptiform activity in the primary focus. These abnormalities were frequently associated with brief clinical seizures and were clearly independent of abnormal activity in the primary focus. Only later in the development of the seizure disorder was activity in the secondary foci observed to be dependent on frequent epileptiform activity in the primary focus. These results demonstrate that multiple, independent foci develop in subcortical structures before the occurrence of a well developed, fully “mature” cortical primary focus. Des électrodes corticales de surface et des électrodes bipolaires de profondeur ont été implanteés stereotaxiquement dans les nuclei posterolateraux ventraux et paracentraux thalamiques, les amydales, l'hippocampe et le putamen de chats adultes afin de determiner la part progressive jouee par ces structures dans le cadre général d'une attaque induite par experimentation. Avant (de 45 à 65 jours) et suivant (de 50 à 70 jours) l'injection sous‐piale de 0.04 ml d'hydrate d'alumine dans le cortex sensori‐moteur, des résultats de EEG d'une demi‐heure ont été obtenu sur chaque animal. Au moment de Tinjection d'hydrate d'alumine, il n'y a pas eu d'activité anormale persistente de EEG provenant de l'implantation d'électrodes. Dans chaque animal, de lentes ondes intermittentes et une activité epileptiforme ont été relevées dans les structures sous‐corticales et extrafocales avant le développement d'une activité epileptiforme dans le foyer primaire. Ces anormalities ont souvent été accompagnées de brèves crises cliniques et étaient nettement indèpendantes de toute activité anormale dans le foyer primaire. Ce n'est que plus tard dans la progression de l'attaque que nous avons observé dans les foyers secondaires une activité dépendente de l'activité epileptiforme fréquente dans le foyer primaire. Ces résultats démontrent que de multiples foyers indépendants se développent dans des structures sous‐corticales avant la formation d'un foyer cortical primaire “mur” et bien développé. Ausgewachsenen Katzen wurden kortikale Oberflächenelektroden und bipolare Tiefenelektroden stereotaktisch in den ventralen posterolateralen und parazentralen Thalamuskern, das Amygdalon, in Hippocampus und Putamen implantiert. Sie sollten das allmähliche Einbeziehen dieser Strukturen in die Generalisation eines experimentell induzierten Krampfes erkennen lassen. Eine dreissigminütige EEG‐Aufzeichnung wurde bei diesen Tieren re‐gelmäßig vorgenommen und zwar 45 bis 65 Tage vor und 50 bis 70 Tage nach subpialer Injektion von 0,04 ml Aluminumhydroxyd in den sensomotorischenCor‐tex. Zur Zeit der Injektion von Aluminum hydroxyd bestand keine abnorme EEG‐Aktivität als Folge der Elektroden‐implantierung. Bei alien Tieren zeigten sich intermittierende langsame Wellen und epileptiforme Aktivität subkortikal oder extrafokal vor der Entwicklung der epileptiformen Aktivität im Gebiet des primären Fokus. Diese Abnormitaten waren häufig verknüpft mit kurzen klinischen Anfällen. Sie waren eindeutig unabhangig von abnormer Aktivität im primären Fokus. Erst später in der Entwicklung des Anfallsleidens zeigte sich die Aktivität in den Sekun‐darfoci abhängig von häufiger epileptiformer Aktivität im Primärfokus. Diese Ergebnisse zeigen, daß sich multiple unabhängige Foci in subkortikalen Strukturen vor dem Erscheinen eines wohl entwickelten reifen kortikalen Primärfokus entwickeln.

Original languageEnglish (US)
Pages (from-to)571-585
Number of pages15
JournalEpilepsia
Volume23
Issue number6
DOIs
StatePublished - Dec 1982

Keywords

  • Aluminum hydroxide
  • Cortex
  • Seizure
  • Subcortical nuclei

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