Certains aspects de la physiologie et de la pathophysiologie des fuseaux chez le chat

Rev. E.E.G. NeuroplLvsiol., 1983, 13:3-19 Elsevier

CERTAINS ASPECTS DE LA PHYSIOLOGIE ET DE LA PATHOPHYSIOLOGIE DES FUSEAUX CHEZ LE CHAT* PIERRE GLOOR Instttut Neurologlque de Montrdal, DdpartenlDtt ~le Neurologie e¢ Neurochtrurgte, Umrersit# McGill, Montreal, Qt¢~. 1t3,.1 2B4

¢Canada) SUMMARY Some aspecls of physiology and pathophysiology of spindles in the cat

Spindles are a thalamocortical rhythm entirely dependent upon a thalamic meehamsm. Generators of cortical spindle waves art, the p),ramidal tieurons of the cvrtex. A positiv,e stalistical relationship exiJ'ts betweet, postsynaptic excitatory events of these neurons and sp#tdle waves, bur there is no significam axsaciation with bihibitory post£1'~aptic events. The excitatory synoptic coupling between thalanwcortical fibers and cortical neurons implicated in the genesis of spindles is weak. bur increases considerably after i.m. injection of penicillin wItich htduces a transfo,rmatiot: r f spindles Otto generalized spike and ware discharges [feline generalized penicillin epilepsy). J 71ebursts of increased discharges of p.yramida[ neurons aJter penicillin recruit the reeurret.'t tntracortical inhibitoo, pathway. There results front this an oscillation between phase~" of increased excitability and phases of diminished excitability which correspond respectirely to the spike and to the slow wave component of the spike and wave complex. In its turn the cortex itnpases this pattern of discharge upon the thalamus which brings a~out a close coupling of cortical and thalamic neuronal discharges daring spike and wave aetivtO', R~SUMi'~ Les fuseaux sont un r)'thme thalamocortical enti~rement d~pendant d'un m~canisme thalamique. Les ggngrateurs des andes de fuseau corticales spat les neurones pyramidaux du cortex. II y a uric corrglation statis'dque positive entre 6v6nements excitateurs postsynaptiques de ces neurones et andes de fuseau, mai~ auctme association signifieative avee des gvgnements postsynaptiques inhibiteurs. Le couplage synaptique excitateur entre les fibres thalamoeortieales et les neurones corticaux impliqugs dons la gen~se des fuseaux est faible, mais augmente consid6rablement apr~s 1injection intramusculaire de p6nicilline qui induit une transformation des fuseaux en d6charges de pointe-ondes ggngralisges (,~pilepsie ggngralisge pb.nicillinique du chat). Les bouffges de dgcharges augment~es des neurones~pvraraidaux apr6s p6nicilline metten!, en marche la vole inhibitrice r6currente intracortieale, I1 en r6sulte une oscillation entre phases d excitabilit6 augmentge et phases d'excitabilit6 diminu6e qui correspondent respectivement fi la pointe et ,5 l'onde lente dti complexe pointe-onde. Le cortex/t son tour impose ce mode de dgcharge au thalamus, crgant ainsi un couplage gtroit de dgcharges de neurones corlieaux et thalamiques au cours des dEchargcs pointe-ondes.

Le but de ce rapport n'est pas de faire un rgsum6 campier des connaissances actuell~s eoneernant l'b.lectrophysiologiedes rythmes corticaux en fttseaux. Seuls certai.s aspects de celle-ci ayant fait l'objet d'6tudes exp6rimentales dons notre laboratoire fi/'In-

StRUt Neurologique de Montr~:al au cours des derni6res 10 a'nndes y seront rdsumds. Ce rapport se limitera done aux sujets suivants: (1) La d~pendanec des fuseaux d'un m~canisme tha}amique, (Cependant l'origine de la d~,charge ryth-

CommunicaUon pr6sent~e fi la r6union de )a Soci~l~ d'E.E.G, el de Neuroph),siologieclinique de languefrancmse, le 10 juLq 1982; toXiC rcmis le 10 juin 1982; d~finitivcmcnt acccptd Ic 24 janvicr 1983. * I.es travaux r~sum~s dans ce rapport ont bt~ entrepns h ]'aide d'un octroi (MT-3140) du Conscil de la Recherche M~dicaic du Camtda d6ccrn~ ~ I'auteur. 0370-4473/83/$03.00 © 1983 E{s,~vierSctence Publishers

4

P GLOOR

mique thalamiquc, et les r61cs respectifs des noyaux non ~pdctfiqucs et sp6citiques du thalamus dans la gen~'se des fuse~mx ne scront pas discut6s.) 12) L'identilication des g6n6rateurs corticaux de.', fu~caux. (3} Les relations entre prides de fuscaux et dtJcharges de potenticls d'action de neurones corticaux y co~npris I'eflicacit6 du transfert excitateur synaptique au mveau cortical engendre par les Jncita:'; 3ns thalamocorticales productr~ces de fuseaux. (4) La pathophysio[ogie des fuseaux: leur translbrmatJon en pointe-ondes, cons6quence d'une augmentation de l'etlicacit6 du transfert exeitateur synaptJque au niveau cortical.

DEPENDANCE DES FUSEAUX CORTICAUX D'UN MECAN1SME ' f H A L A M I Q U E L'activit6 rythmique du cortex sous forme de fuaeaux n'est possible que sous l'influence d'incitatlons d'origme thalamique. Une destruction unilat6rale du thalamus rend le cortex ipsilat6ral incapable de produire des fuseaux (NAQUET et aL, 1965; ANDERSEN etaL, 1967b; LANOIR, 1972; PELLEGRINI et aL, 1979). Cette 61imination des fuseaux ne saurait 6tre attnbu6e 5. une r4ponse non sp6cifiquc au traumadsme chirurgical, puisqu'elle survient aussi lorsque l'activlt6 thalamique est supprim6e par un prochd6 non traumatique. Ainsi ,a,la suite d'une injection intrathalamique d'une quantit6 minime de KCI qui induit une d6pression protbt~de de l'activ]td thalamique les fuseaux rant corticaux que thalamiques disparaissent pour la duroc de cette d6pression (Avot.z et GLOOR, 1981) (Fig. I, c6t6 gauche). II semb/e donc 16gitime de conclure que la productior~ de fuseaux corticaux depend d'incitations d'origine thalamique vraiscmblablement rythmiques. En effet rdlectroencdphalogramme thalamique prdsente h son tour des rythmes en fuseaux (ANDERSEN el aL, 1967a; ANDERSENet ANDERSSON, 1968), m6me chez le chat d6cortiqu6 (ANDERSEN etaL, 1967a; ANDERSEN et ANDERSSON, 1968; ANDERSSON et MANSON, 1971; Avota et GLOOR, 1982).

GENERATEURS CORTICAUX DES FUSEAUX Etant donn~ que les cellules pyramidales reprfsentent les 616merits neurouaux principaux de l'6corce c6r6brale, il set'able 16gitime de se poser la question si ]es propriktbs ~ ectrophysioJogiques des fi~seaux seraient en accord avec rhypoth~se que ceux-ei seraient

engendr6s par l'activit6 des neurons pyrantidaux du cortex. La morphologie et I'arrangement g6ombtrique bien caract6ristique de ceux-ci permet, ~ la lumi~re de certaines conceptions fondamentales d'flectrophysiologic, de pr~dire quelle serait l'organisation des courants 61ectriques intracorticaux, et partant la distribution des potentiels extraeelluiaires, qui r6sulteraiellt de lcur activation synnptique, ponrvu que celle-ci spit tout au moins partiellement synchronis~e, Etant donn6 que chaque cellule thaiamique 6met un axo~e thalamocortical qui lots de son arrivbe au cortex se ramifie ct entre en contact avec une multitude de neurones corticaux (SIIOLL, 1956; LANDRY et DESCIIf?.NES, 1981 ; LANDRYet aL, 1982), il semble bvident que toute incitation thalamocortieale, mOne si elle ne provenait que d'une seule cellule thalamique, serait capable d'engendrer des potentiels postsynaptiques corticaux hautemcnt, synchronis~s, d'autant plus qu'au cours des fuseaux l'activit6 de neurones thalamiques avoisiJ~ants est d~jh fortement synchronis6e (ANDERSENet ANDERSSON, 1968). Les fibres thalamocorticales, spit directement, spit indirectement par l'interm6diaire de cellules 6toil6es (GLoBUS et SCHEIBEL, 1967; SZENTHAGOTHAI, 1969), contr, ctent les" neurones pyramidaux en formant des synapses au niveau des dendrites apicaux qul sprit rang6s parall61emcnt les uns aux autres avec uric orientation perpendieulaire par rapport h la surface du cortex. De ces donn~es histologiques, on peut dfduire que des incitations thalamiques excitatrices empruntant ces eonnexions thalamocorticales engendreraient simultan6ment des potentiels postsynaptiques excitateurs au niveau d'un nonabre consid6rable de dendrites apicaux de cellules pyramidales tr6s proches les unes des autres. IIen r6sulterait une dfpolarisation simultanfe des r/:gions dendritiques apicales de neurones pyramidaux sur une +tendue correspondant ~. I'aire de projection des neurones thalamiques ayant engendr6 des bouff~es de potentiels d'actions syncbrones. Cette r6gion dbpolaris6e au niveau dendritique induirait un courant 61ectrique dont la source serait Iocalis6e darts les segments des neurones pyramidaux non excit6s et dont la direction serait verticale, done perpendicu[aire fi la surface du cortex. Vu la synchronisation de I'activitb des neuroncs pyramidaux adjaeents, il n'y aurait cependant gu6re de courants intraeortieaux ~ direction tangentielle ~ l'int~rieur d'une aire corticalc correspondant fi l'6tendue du champs de projection thalamique. L'analyse lanainaire transcorticale de potentiels engendr6s de eette fa¢on dcvrait dbmontrer un profil h earaet6re dipolaire avec, en d6rivation monopolaire, une opposition de phase des potentieL'; superficiels et prolbnds cortes-

PIIYSIOI.OGIE I!T PAI IIOI~IIYSIOI.O(~IE DES FUSE,%UX CAT80010,,I

r MSS(A) roSS (P) t MSS(A) MSS (P) R tP

R ross (a) --~vV?/~.,~,-~..-..-----~-..,,~y,,r.~,~,~.,

Before KCI

R LP NCM

NCM L LP

-'.w.'.,VV'~'/rf~"v*,'¢,.'.'~v,vV',4,'..A.~.~/ ~ ~ ~ Before KCI

4.5 h&~nt~er KCI

5/~in ofler KCI ..~.~.,,,.~,~.~ 4~..~,,...,.~.~,,~.v~.

~ i . ~ , ~ , ~ . ~ ~.

17 M~n o4/er KCI

FIG I, ~ Effet produit par une d~press,on transitolrc de l'activit6 thatamique mduite par micro-injection de KCI: disparttion transilmre des fi~seauxeorttcaux et thalamiqucs chez Ic chat non-p6nicilhnis~(~ gauche) et de bouff~es de palate-andes bllalt~rales synehrones corticales et thalamiques chez le chat ayant rceu une injection intramuscula~re de p~nicilline (-~ droite) Abr~vmtions" R, c6tt~ droit; L. c616 gauche; MSS, gyrus suprasytvien moyen; LP, noyau lat6ral post~ricur du thalamus; NCM, noyau centrahs medJalis dtl thalamus; lAX ant6rieur; (P). post@ieur. (Tit6 d'AVOll et GLOOR, 1981.) Effects prodaced b)" a transient d¢,oresston of thohttnic activity induced by K CI n#icrottuectioJ; : transtent alL,appearance pf cortzcal ~lnd Iltalatttic spindles lit a cat without peaicilltn (l¢~l't]and of bilaterally synchrottotts conical and thalamic spd~ and ,,are hurxls tpt a cat hating recen'ed all i.m. reJection of pemcilhn (vighO Abbrewafions: R. right, L, h'li; MSS. middle supra.~yh'lan gyrus: LP. m h~teralis postenor of thalamas; A'C,~f. n. centrc. Its mediali.~ o1"tlmhmms" (.4L ,mtenor; (P). pastenor. IFrom A vOL! and GI. oaR. 1981 I

pondants, tandis qu'une analyse en direction tangentielle ne devrait pas r6vdler de tclles oppositions de phase, tout au mains su'r tree distance comparable fi celle de rgpaisseur du cortex. Pou~ un corlex n'ayant qu'une seule rang6e de eellules pyramidales, tel que celui de I'hippocampe, il y aurait en plus entre les zones de maxima n6gatifs et positifs un niveau isopo. tentiel z6ro (GREEN et aL, 1960; GLOOr et aL, 1963). On ne peut cependant s'attendre & trouvcr ttn profil dipolaire aussi simple dans le cas du n~ocortex, 6tant donn6 qu'il est constitu~ de 6 couches de neurones pyramidaux. En efl~t dans l'atmlyse laminaire de

rEEG brut contenant des fuseaux [BALL el aL, 1977), une relic organisation spatiate simpte du champ ~lectrique n'apparai't que rarement [i cause de la variation spatio-temporelle continue 5 laquelle est sujet ce champ (Fig. 2), quoique de temps en temps des profils sugg6rant une organisation -verticale, de ce!ui.ei peuvent ~tre mis en 6vidence dans ces conditions (L1 et al., 1956; SPENCER et BROOKtlART, IO61; CALVI:.T et aL, 1964). II est cependant possible de confirmer les predictions qui d6coulent des consid6rations thEoriqucs qui vietanent d'etre 6numdr6es, si les donn6es sont trait6es d'une fa¢on statistique ,h l'aide d'un ordi-

6

P. GLOOR

LAMINAR PROFILE OF EEG Barbiturate Spindles EEG

Avg, N~IO S .... -~i---~,-

t

/

.~...../~.--_..

¢,

600 #m

800 ~ m

S --~/-~-.~,

-~-~\~-~,

1000 tam .$ soo ov / M 250 HV

2 0 0 0 tam 4Waves

-Waves

s ~so nv | M 125 BV

-

0.5 se~. -

FIG, 2, Analyse lammaire des fuscaux barbituriques. Les 2 colonnes ~t gauche montrcnt respectivement [es moyettnes EEG .des andes de fuseaux positlfs (colonne gauche] et ndgatlfs (co/anne drotte) enrcgistrdes ~tla surface du cortex(S), ainsi que les moyenncs des andes correspondantes enregistr~es sJmultan6ment par la micro61eetrode (M) 5 d~ff~rentes profondeurs du cortex tel qu'indiqu~ a gauche. Ces moyen~es oBt 6t6 ealcul~es clans I'EEG brul font des ~chantillons enregistr6s fi la surface et aux diff6rents niveaux intraeorticaux sont pr~sent~s ",;tdroite. Le pro~l laminaice dipolaire de ces andes n'est elmremen t d6celable que dens I'EEG moyenn& Nweau iso61eemque 0 ,~ 800 I:m avec renversement de phase au,dessous de ce niveau, (Tir~ de B~,LLet al., ~.977.) -

-

Laminar anatyst:v ofbarbaurate spindles. The 2 columns on the left show respectively the EEG averages o f posittve (left column) and negative (right column) sph~dle wave recorded m the surface EEG (S), and the averages of the con'esponding wave recorded simultaneously by the mlc,¢~electrode lAD at thfferent cortical depth~ ar mdtcated on the left. These averages were coenputed from the raw EEG dora o f which samples recorded on the surface and at different intracortical deptk~ are shown on the right. A dipolar laminar profile is clearly detectable only in the averaged EEG. Zero isoelectrle level at 800 ImJ with phase reversal belmv thnt level. (From BaLl, et el., 1977.)

nateur (BALL et el,, 1977). Une telle analyse r6vble un profi| dipolaire de la m o y e n n e spatio-temporelle des andes surface-n~gatives ainsi que des andes surfaeeposiiives des fuseaux (Fig, 2) et souvent d6montre m~me un ni~cau isodleetrique z6ro ~t une profondeur qui peut verier entre 100 et i5001am (BALL etal., 1977, KOSTOPOULOS e t a L , 1982b), Ce profil {aminaire simple ne devrail cependant pas "nous induire ~t postuler un simp{e gdndrateur dipolaire reprO-

sent6 par t~ne seuJe population de neurones pyramidaux n'oecupam par exemple qu'une seuIe eouc-he pyramidale du cortex. II ne faut pas, en effet, perdre de rue le fait que ee profil laminaire est le r~sultat d'un proe6d6 statistique qui tend fi dissimuler la complexit6 r6elle des 6 v 6 n e m e n t s ~leetrophysiologiques intracorticaux, ce qui explique pourquoi i} n'est que difficilemerit et souvent pas du tout d6eelable dens I'F,E G brut.

PIIYS1OLOGIE F.T 'PAI'HOtqlYSIOLOGIF. DES FUSEAUX Les profils laminaires des composantes surfacen6gatives el surface-positives des fuseaux enregistrbs sugg6rent que les premieres sont engendr6es pat des synapses distr~b~6cs lc }ong des segmentx superficiels des dendrites apicaux, tandis que }es derni6res r6pondent ~. I'aedvation de synapses exeitatrices plus profondes localis~es darts les segments dendritiques pro-

ehes des somas des cellules pyramidales (Kos'~ OPOULOS et aL, 1982b). Les profils laminaires intracorticaux des moyennes spatio-temporellcs des ondes de fuseaux dfimontrent done I'existenee d'un coura,~t Jntracortical vertica} au eours des ondcs de fuseaux. Les consid6rations d~oric~ues c i t i e s ~)us hart exigent cependant que ec c o y ' a n t n'ait pas de compo-

Surface Recordings of Barbiturate Spindles Monopolor T r a n ~ Cortical Bipolar .

.

.

.

.

.

.

~ 2 m m

SudaceElecl~od~s

1-9 '°"~-'-~U~'~, ~''¢-'~'~'"

500HvL.~ O-Ssec FIC,. 3. ~ Fuse,~ux barbiluriques dans i'EEG 6e surface enreg, str6 avec unc s6rie dc 9 61~etrodes ep~eortieales plac6es a proxim,16 rune de I'autre dans ttne direction, tangcntic}}c sur une distance de 2 ~um. Les EEG moltopokdres et transcorueau× d6montrcnt que Its potenticls au mvcau de routes Its ~lectrodes sont prntiqucn~cnt idcntiques (D: ~lectrode profonde dnns }a substance blanche imm6dl,'uemen( sous-jacente ~ I'aire du cortex interrogc). Los enrcgistrcmcnts btpola*res r~v~lent un EEG presque plat. (T=r,~ de BALe et al.. 1977.) B orbiturate sp~ndlea m the sut~we EE G recorded wish a ser# s , f Ocpicortical electrode~ placed i;~close pro.vimiO' to each other it~a tangen6al directhpn over a di.sfonce of 2 rtttu. The monoimhlr rtnd trtutscvrtical EEGs show thar potottiala derived by these eleerrode~ are pra,'twally ideoticol /D :depth dec/rode in the white matter tmmediately tubjo:e/;t to the area of corte.~ stvdied). The bipolar recordinga rereal o.~ ohnost fla~ EI':G. (F~om Bat.L el ol . 1977.)

8

P GLOOR

santo signifieative dans la direction tangenttelie du cortex. En effet s} }'on enregistre I'EEG cortical avec une s~rie de miero~lectrodes multiples arrang~es en ligne droite ~ proxirnit6 l'une tie l'autre sur la surface du cortex sur une distance d'h pen pr6s 2 ram, les enregistrements salt monopolaires, transcorticaux ou bipolaires d~montrent que los andes de fuseaux sur cos eourtes distances ne produisent aucune difference de potentiel significative duns la direction tattgentielle (B,~LL et aL, 1977) (Fig. 3). Los donn~es exp~rimentales enum6r6es ci-dessus sont donc conformes aux predictions th~oriques qui d6coulent de /'hypoth~se solon laquelle Its gEn~rateurs des andes de fuseaux sont los neuroaes pyramidaux du cortex c6r6bral.

R E L A T I O N S ENTRE ONDES DE F U S E A U X ET D E C H A R G E S DE POTENT1ELS D'ACTION DE N E U R O N E S C O R T I C A U X Le fait ayant ~t~ 6tabli que los g6n6rateurs des fuseaux sont les neurones pyramidaux du cortex, il reste ~ d~montrer que los eonnexions thalamocorticales dont l'activit6 produit los fuseaux mettent en jet~ des phenom~nes postsynaptiques salt excitateurs, salt inhibiteurs ou mixtes impliquant cos neurones corticaux. 11 est cependant difticile .h d~montrer d'une fa~pn rigoareuse des relations positives ou n6gatives entre certaines phases du rythme en fuseaux corticaux enregistr~ darts I'EEG brut et los d6charges de paten-

U N I T - E E G CORRELATION BARBITURATE SPINOLES

N=lTO

~,~~.~.~M-D

~0,,~,-~.,.. . . . . . .

k~-',,..--.,~. ~-..'¢..x.~...,.>.~,.~...--..,..-,..~...~,-~.._..vv.~b,~_~,....~.. ~ 500 1.1V except M :250 ~V

except 14=5 ~V

2 Set.

UNITS

i Sec.

FIG. 4. - - Moycnnes EEG d~clenchbes par I'activit6 unitairc au tours de fuseaux barbituriques. A gauche, moyennes EEG; a droite, EEG brut et d6ehargcs unitaires (dernier canal). Los enregistrements bruts ne permettent gu6re de faire une correlation prbcise entre I'EEG de surface ct les d~eharges unit~ires. Duns los moyennes EEG le temps de la d6charge unitaire correspond ~tla ligne verticale. Profondeur de la eellule cnregistr6e: 1000 ~m. S, 61corrodede surface; M, microblectrode intracorticale h une profondeur de 1000 tim; D, 61ectrodeprofonde duns la mati6re blanche imm6diatement sous-jacentc au cortex interrog6 gt une profondeur de 4 mm; S-D, enregistrement transcortical; S, enregistrement monopolaire de surface; S-M, enregistrement transcorticaI partiel entre l'61ectrode de surface et la miero61eetrode; M, enregistrernent monopolaire par la micro~lectrode; M-D, enregistremcnt transcortical partiel entre la mi(:ro~lectrode el I'Electrode profonde duns la substance blanche; D, enregistrement monopolaire de I'~lectrode profonde. Los moyennes EEG d~montrent une relation statistique entre d6eharges de potentie]s d'aetion et d~flexionsurface-positive (enregistrement monopolaire S) correspondant ~tune d6flexionn~gativeprofonde au niveau de la micro61eetrode(M). (Tir~ de BALL vial., 1977.) EEG averages triggered by unit activity during barbiturate spindles. On the left: EEG a~'erages: on the right: raw EEG and unit discharges {last channel). The raw data do not show a precise correlation between surface EEG and unit discharges. In the EEG averages the time of the unit discharge corresponds to the ~'ertlcnlbar. Depths of the neuron: 1000 tim. S, surface electrode: M, intracortical microelectrode at a depth of l O00 pm; D, depth electrode, 4 mm belote the surface in the white matter immediately subjacent to the area of cortex studied; S-D, transcortical recordings; S, monopolar recording from the surface; S-M, partial transcortical recording between surface and microelectrode ; M, monopolar recording through the ndcroelectrode ; M-D, partial transeortlcal recording between microelectrode and depth electrode in the white matter; D, monopolar recordingfroln the depth electrode. The EEG at,erages .v/tow a statistical relationship between action potential discharge and surface-positive deflection Ononopolar recording S) corresponding to a negative deflection in the depth at the level of the microeleetrode (M). (From BetLl. et al., 1977.)

9

PHYSIOLOGIE ET PATttOPHYSIOLOGIE DES FUSEAUX U N I T - E E G CORRELATION N-180

10 tdV I .

M= 5/4V

.

~

.

.

.

SPINDLES CAUSED BY RETICULAR FORMATION LESION

.

.

.

.._.j SOO IIV except M = 2 5 0 i4V

UNITS

I Sec,

Fro. 5. ~/qoyennes EEG d~clenchdes par ractivit6 utfitaire durant des fuseaux products par unc 16stun de ta formation r6tlcul6c mdsenc6phalique. Profondeur de la cellule enregistrdc: 950 pm (pour plus de d6tails concernant les techmques d'enregistrement et d'analysc, your la 16gende de la figure pr6c6dente). Les moyennes EEG d~montrent que la d6charge du polentiel d'aetion est eo relation avee une d6flexionsurPacc-n6gat|vc(enregistrcment monopolaire S) .-ilaquelle correspond une d~flexionprofondc ~galement n6gatwe au mveau de la micro~leetrode mtracorticale (M). (Tir6 de BALLet aL, 1977.) EEG ,.,.verages triggered by unltaO, activiO,during ~pindles induced by a lepton of the mesencephalic retwularfonnation. Depth of the neuron: 950 ,am. (For more details concen~htg the methods t f recordmg attd analyaiv, sec legend of precedingfigure.) The EEG averages show that the action potential is related to a su(face-negat~,'e deflection (surface monopolar recording S) to which corresponds an equallr negative deflection in the depth at the le~el of the microelectrode (3t). [From BaLl. et aL. 1977.)

ticls d'action ~labor6s par des neurones corticaux dont la plupart rencontr6s lors d'une exploration microphysiologique sont vraisemblablement de type pyramidal (LI et JASPER, 1953; LI etaL, 1956; SPENCErl ct BROOKHART, 1961; CALVETel al., 1964; ELUL, 1967; BALL et aL, 1977; KOSTOPOULOS et aL, 1981a) (Figs. 4 et 5). De telles relations peuvent cependant dtre &ablies d'une faqon convaincante par deux m6thodes statistiques r6alis~es .~ raide d'un ordinateur (BALL et aL, I977; KOSTOPOUI.OS et ak, 1981a). La premidre consiste ,5 ealculer des moyennes EEG d6clenchges par ractivit6 unitaire. Le principc de cette m6thode consiste fi moyenner r E E G I sec avant et 1 see apr6s roccurrence d'un potentieI d'action. S'il y a u n e relation statistique entre les deux dv6nements un sommet soit n6gatifou positifapparait dans ]'EEG moyenn~, qui autrement demeure plat. Cette m6thode d'analyse ne permet cependant de d6celer que les 6vdnements dans r E E G qui sont lids ,q la ddcharge d'un potentict d'action, done seuls ceux de nature exeitatriec supraliminaire. La seconde m6thode d'analyse comble cette lacune. Elie consiste fi calcoler des histogrammes d'activitds unitaires d6clench6~ par des ondes E E G et calcule en effet la probab;lit6 de d6charges de potentiels d'aetion en rapport avcc certalnes ondes cdr~brales, soit surface-ndgatives, soit ~urface-positives, pour lesquelles les calculs se font s6par6ment. L'ordinateur examine i'enregistrement nnitaire de l'activitt~ d'une eelluie nerveuse I see avant et 1 sec apr6s le sommet d'une ottde surface-ndgative ou surPace-positive. Chaque fais qu't:n potentiel d'ac-

hon est d~tectd il est compt6 darts la cD~se de rhistogramme appropride correspondant au moment off la ddcharge du potential d'action se p'oduit au cours de la p~riode d'analyse de 2 see. Ep mime temps rEEG de surface est moyenn~ pour la m~me pdriode. Ainsi la probabiIitd de d6charge Cane cellule nerveuse peut dtre dtudide en fonction des d6flexions, positives ou ndgatives, de I'EEG de surface. Cette m~thode permet non seulement de deeeler une corr6lation positix,e entre rEEG et la p~.obabilit6 de ddeharge d'une eellulc nerveuse, ce qu; rdv~le un dvdnement de type excitateur, mais au~,si une corr61ation nbgative qui refl~terait un 6v6r, ement de caract~re inhibiteur. A I'aid'~ de ces deux mdthodes, nous avons dtudid des fu~,eaux barbituriques et ceux produits par uric 16sioa de la formation r&iculde m6senedphalique (I~ALL et aL, 1977). L'analyse, utilisant les moyennes EEG ddelenchdes par I'activitd unitaire, a ddmontrd que r E E G moyennd consiste soit en une onde diphasique surface-positive-ntgative, le temps de la ddcharge du potentiel d'action du neurone cortical dtant ecntrd sur le sommet de I'onde surface-positive (Fig. 4), soit sur uneondesurface-n6gativechevauchantladdcharge du potentiel d'action du neurone cortical (Fig. 5). Au niveau de la microdlectrode intracorticale la ddcharge cellulaire correspond 5 une onde ndgative dans les deux cas. La premi/:re de ees modalitds de correlation prddomine pour les fuseaux barbituriques, tandis que ia seconde se rencontre plus souvent parmi Its fuseaux produits par des ldsions mdsencdphaliques. La premidre modalitd de corrdlation correspond ,4 ractivitt

I0

I). GLOOR

du , g d n 6 r a t c u r B , de C.~l.Vt:T et aL (1964) et st: rencontre le plus sonvcnt darts Its fuscaux du type I scion la nomenclature de SPENCER et BROOKIIART(1961), que ces auteurs on'. rapproch(} des rt':ponses augmentantes in,lc!tes par la stimulation r~pdtitive des noyaux spdcifiques t.~ thalamus. La seconde modalitO de corrdlation actable rell&er I'activit6 du <~g~Sn6ra~teur A~ de CAt.VET et aL ( 1 9 6 4 ) e t se rencontre d,'ms les f u s e a u x de type II de SPENCER et BROOKIIART ( 1961)qui Its on t rapproch6s des r~ponscs recrutantes obtenucs par stimt~lation des noyaux non spdmfiques du thalamus. Comme ces auteurs runt d'ailleurs ddmontrd., Its fuseat,~x dans r E E G brut prdsenten~, le plus souvent un m6lange de cos deux forints. Les fuscaux de type 1 scion Its donn¢es que nm',s avons obtenues, semblem provemr d'une sommrmon de potentiels posts.vnapt]ques excitatcurs locahs~s dens Its segments protbnds des dendrites aplcaux situ~?s it proximit6 des somas, landis que Its fuseaux de type 11 semblent au contraire provemr d'une summation de potentiels postsynaptiques excitateurs distribu6s tout le long des dendrites apicavx des cellutes pyramidales (BALL et eL, 1977; KOSTOPOULOS e; eL, 1982b). L'anal) se utilisant Its histogrammcs d'activit6s unitaires, ddclench6es par des ondes EEG, n'a pas 6t6 ,h marne de mettre en 6vidence d'une fa~'on aussi claire Its relations qu~ existent entre Its d6charges de potentiels d'action et Its ondes de fuseaux, ne d6montrent aucune relation statistique entre ces deux ph~nom(?nes dens la moiti6 des cas. Par ailleurs, des relations sim~laires a celles o b t c n u e s uvec la m6thode des moyennes EEG ddclench6es par l'activit~: unitaire ant 6t6 mists en 6videnee (Fig. 6). E:; Gutre, dens quelques rares eirconstanees, ct:rtaines phases du rythme en fuseaux semblaient ~tre assocides/t des phdnom6nes inhibiteurs peu importants (Fig. 6). A premiere rue ee dfsaccord entre los donn6es des deux m6thodes d'analysc des relations de I'EEG avec les d6charges unitaires de neurones eorticaux semble daconcertant. II importe cependant de ne pas perdre de rue le Nit que les deux m6thodes cherchent 6tablir cette correlation/~ partir de donn~,es bien difffrentes, La premi6re m6thode &ant centr(:e sur I'oecurrt:nce d'un potentiel d'action, par d6finition dlimine de ranalyse tout ph6nom~,ne de I'EEG ,de surface qui n'a aucune relation ou une relation n6gative avee le potentiel fraction qui d6elenche l'analyse. Sont done exclus de cette analyse non seulement tomes les ondes EEG qui seraient en relation avec un ph~nom(~ne inhibiteur, mais aussi tout ph~nom~ne synaptique exeitateur demeurant sous-liminaire, done insuffisant pour d6elencher tin potcntiel d'action. Cette analyse passe done outre un grand nombre d'6v~nements de

Wave

- Unit Correlation

Posit~v~ W a v e s

Negolive Waves NolO0

Barbiturate

Formation Spindles

s U.,I,

--~ .... 250 J~VI. I/1 line

FiG. 6. ~ Histogrammes d'acUvltes unitmrcs d~clenchds par des andes EEG constitutes par des fuseaux barbituriques (en haut)ct des fuseaux produits par une Idsionde la formation r~ticu[,~e m~senc~phalique (en bas). Les analyses ant ~St~ entreprises s~par~ment pour ]es andes starace-positives (coIonne gauche) el surface-n~gatives (colonne droitel (pour plus de d&ads coneernant la teehmque, voir te)~te~.Le~ 2 neurones dolor ractivit6 es', lllustrde avaim)t tendance ,5d6charger leurs potentiels d'aet,on en relation avec la pente ascendante de l'onde moyenn~e surface-n6gam,e. Dan~ le~ 2 can une courte p6riode d'inhibilion semble pr6¢6der la periode d'exextation. (TirL'Me BALLet el., 1977.) H~stograms of unit activity triggered br EEl' u'm,es durhxg bar&turate 3pindles Itop) and s'puMles produce, t bj a h,sion ¢~ the mexettcephalic reltctdar.]brmatio~ [bottom ~. The onolyses were performed separatelyfor surface-positive (le5i column) and surfaeenegative waves (right cohtmn) ~br mare detmd~ concerning the techniqz~e, see text). 77;e2 neurons whose activity ~sillustrated had a tendency to dtscharge their action poten "lois in relation with the ascending slope of the averaged aurfaee-oegative wa~e. hz the 2 eases a brief period p f i~hibition seems to precede that of" excitation. (From B,4LL el eL. 1977.)

r E E G de surface, tout en ~tant extr6memt:nt sensible f i l a d&ection de toute relation positive entre tint: d~chargc d'un potentie] d'action et une onde EEG, m~me si une tcllt: association n e s e produisait que pour la minorit~ des andes e~rdbrales, Cependant, la secondt: m6thode, celle des histogrammes d'activit~,s unitaires d ~ c l e n c h 6 s par des andes EEG, a pour point de ddpart chaque onde EEG se produisant durant la p6riode d'analyse, que ccl/e-ci suit associ~e ou non une d6charge d'un potentiel fraction. Comme ranalyse n'est entreprisc qut: pour une p/:riode limit~e, elle n'est pas suffisamment sensible pour d6celer la pr6senee d'une correlation faible entre d~eharges de pott:ntit:ls d'action et andes EEG. 11ressort d o n e de la comparaison de ees deux mdthodes que la correlation entre les ddcharges de potentiels d ' a c t i o n c t l e s andes de fuseaux enregistrdes en s u r f a c e du cortex est faible, mais Iorsqu'el!e cxiste tile est pratiquement toujours

PIIYSIOLOGIE E'I PATItOPIIYSIOLOGIE DES FUSEAUX positive, donc indiquant la pr6sence d'un dvdnement excitateur sous-jaeent (BALL et aL, 19771. Le couplage synaptique excitateur entre les tlbrcs thalamocorticales et les neurones corticaux impliqu6s dans ia gdndration des fuseaux corticaux est done faible et par consequence la probabilit6 d'un transli:rt synaptique efficace par ['interm6diaire des connexions thalamocortieales lorsqu'elles sont engag6es darts la production de fuseaux n est que peu et~vec. Cect s applique particuli6rement aux andes de fuscaux du type II. L'efficacit6 faible des synapses thalamocorticales productrices de fnseaux a aussi ~:t6 ddmontrde par CREUTZFELDT et oL (1966) dans des,enregistrements intracellulaires. Cenx-ei ant d6montr6 que les neurones pyramidaux corticaux sont sujets fi des andes de d6polarisation rythmiques synchrones avec les andes de fuseaux enregistrbs dans rEEG de surface. Cependam ces d6polarisations n'atteignent que rarement le nivcau critique requis pour pr6cipiter la ddeharge d'un potentiel d'aet~on. De plus, les potentiels hyperpolarisants font prcsque tota]ement dbfaut au cours des fuscaux, ce qm sugg~re que des ph6nomdnes inhibitents sont virtuellement absents dur~nt ce type d'aetivitd. Dans les rares cas off des potent~els hyperpolarisants sont dbtect6s, eeux-ci ne se produisent qu'imm6dimement apr~s la ddcharge d'une courte bouffde ,'i haute frOquence de potentiels d'action par la cellule corticale dont l'activit6 est enregistrde. Ceci sugg~rc l'activation d'un mterneurone inhibiteur par l'interm~diairc d'mae vole r6currente form6e de fibres eollat6tales d'axones issus de ncuroncs pyramidaux. Cet interneurone ne semble d6charger que s'il est soumis fi un bombardemem ~ une frdquence s u ~ s a m m e n t haute pour permettre son excitation supraliminaire par un m~eanisme de sommauon tcmporelle, et aussi probablement spatiale, Le seuil d'exeitabilit6 de }'intcrneurone it~hibiteur intracortical apparait done ~tre relativement 6Icy6. Cependant les enregistrements intracellulaires de neurones pyramidaux du cortex moteur p:~r JASPER ct STEVAN~S(19651 oat d~montr6 que dans certains types de fuseaux de courtes p6riodes d'hyperpolarisation se produisent. Celles-ci sont beaucoup plus br~ves que les potentiels inhibiteurs postsynaptiques eortie~ux &udi~s par KRNJEVI/2et al. (1966), R~NAUD et KELLY (19741 ct RENAUD etal, (19741 et sugg6i'ent que tes potenticls inhibitcurs au cours des fuseaux, mdme s'ils sont pr6sents dans certaines conditions, sont relativement faibles,

1I

PATHOPHYSIOLOGIE DES FUSEAUX; I.EUR T R A N S F O R M A T I O N EN POINTE-ONDES, CONSEQUENCE D'UNE A U G M E N T A T I O N DE L'EFFICACITE DU TRANSFERT EXCITATEUR SYNAPTIQUE AU NIVEAU CORTICAL Les considdrations pr6alables concernant l'emcatit6 faible du transfert synaptique thalamocortieal au eoars des fuseaux dont semble d6eouler rabsence ou 12 faiblesse des ph6nom6nes inhibiteurs r6currents intracorticaux, spat importantes pour comprendre un aspect pathophysiologique particulier des fuseaux corticaux, c~est-h-dire leur transformation en complexes pointe-ondes clans des conditions off l'efficacit6 de ce transfert excitateur est anormalement ~levde, eomme ceei est le ¢as dans I'dpilepsie p6nicillinique du chat. Dans ce mod61e de I'dpilepsie g6n~ralis6e Its complexes pointe-ondes repr6sement une rdponsc eorticale anormale ~ des incitations thalamocort~eales qui normalement induisent des fuseaux (GLooP, et aL, 1977, 1979; QuEsr~E¥ etoL, 1977; GLooR, 1979; Kosl ol~oul.os et aL, 198 In, b). Qt£une relation 6troite existe entre fuseaux on rbponses reerutantes d'une part, et dt~charges pointe-ondes g6ndralisdes d'autre part, ~tait connu depuis les travaux de J,~s~,~rt et DROOGLF.EVER-FoRTUYt~ (1948). mais il n'6tait pas clair jusqu'fi une date r~cente, que les bouff6es de pointe-ondes repr6sentaient en quelque sorte des fuseaux alt~r6s. La transformation de fuseaux en bouff6es de pointe-ondes daJls l'~pilepsie p6nicillinique g6n6ralis6e du chat semble ~tre la cons6quence d'une augmentation de I'excitabilit6 des neurones cortieaux dont l'eft'et ne se limite pas 5 produire un nombre accru de d6charges de p~tentiels d'action, mais aussi par l'interm6diaire de la raise en jeu de la voie inhibitrice r6currente intracortieale, induit des p6riodes aiternantes d'excitabilit~ diminu6e li~es :i ce qui apparait &re des phSnom~nes inhibiteurs puissaqts (KosTo~'OULOS et aL, 1981a, b). La connexion ~troite qui existe entre le m6canisme producteur de pointe-ondes g~n6ralis6es de l'~pilepsie p6nicillinique du chat et les fuseaux est ddmontr6e par les observatior~s suivantes: (1)Iorsque des stimulations thalamiques .-t basse fr6quence ou par chocs isol6s engendrent ehez un chat normal des rythmes recrutants ou des fuseaux, ces m~mes stimulatior, z chez le m~me chat, ayant regu une injection d'ane forte dose de p~nicilline (200.000--400.000 U3./kg), produisent des d6charges de pointe-ondes g~n6ralis6es (Qut~SNI~Y et aL, 1977) (Fig. 7); (2) I'eliminatiou d'ineitations thalamiques responsable ~. de 1'61aboration de fuseaux ~limine non seulement les fuseaux, mais aussi les d6eharges spontan6es de pointe-ondes

12

p. GLOOR

BEFORE PENICILLIN-AWAKE Cat 24

BEFORE PENICILLIN UNDER t NEMBUTAL ,I I

i

~v",',"-'.~A~

8-9

6-7 - - - - , - - - ~ ~ , ~ , ~ ' - - ~ - ~ ~ "

Bip M R F - ' " ' ~ ~ ' £ ~ . ' ~ Bip GM ------%~;~,,~,y'---'~--"-~

8-9 ~--~-~---~-~"-'~-----'-'-'~ ------,~"~""--~ Stim NCM, ,,,,~ . . . . Stim NCM

~-rrrm f = 6

i

cps

CBiaPud ate ~ . ~ , ~ . ~ , % - ¢ ~ ~ - - - ~ -

rrrrFrFr

= 3 mA

cps i-3mA

f = 7

AftER PENICILLIN- AWAKE ~1,

, " ~ , ,, ,

F

i|

,

. . _

t

#

.,

_

o¢

ijl, -1 . . . . . .

Bip GM

".'~,-~w'~~,-.,~

.

'~,t,~

~, )..~ ~ ~.~, ~., . , l ' ~ . " w

"r"q'I!'II'-

,~,~v ~

..,-,.~,f;tfl/~,/<¢S~.IJkfk~~

Slim NCM

~

f - 6~ps

,V ~ ~ v ' v

Y Y v ' ~ ' "'

i

1 se¢.1200/47

1=3mA

Bip Caudate ~

'

~

~

FIG. 7. ~ Stimulauon fi frEquence basse du noyau centralis mcdlalis (NCM) avant et apr~s }'injection intramusculaire de p~:nicilline (pr,~paration chronique). En h.-,ut ,q gauche avant p,~nicilline sous anesth~sie au Nembutal; en haut, fi droite: avant p6nictlhne chez l'animal ~veill~, en has: apr~s pdnicilline chez l'animal ~veill~. Avant l'injection de p6nicilhne ces stimulations produisent des fu.~eaux on des r~ponses rccrutantes, tandis qu'apr~s p,2nicilline elles d~elenehent des bouff~es de pointe-ondes bilat~rales synchrones et g~n~ralis~es (1-5 ~lcctrodes vissC:es darts 19 voftte crfmiennc gauche, 6--7: 61corrodes viss6es dans la vofite crfinienne droite en direction ant6ro-post~rieure. MRF, formation rAticul~e m~sene~phalique; GM, corps genouill~ mt~dial, Bip, enregistrement bipolaire, tous lee autres ~.tant monopolaires; f, frEquence; i, iutcnsit~: de la stimulation). (Tirt~ de QUEstaEY et aL, 197"/.)

Low frequency stinlid~liion of n. centralt~ medialis (NCM) b~flre and o.[ier i.m. injection of penicillin (chronic preparatian). Top left: before penicillin under Nembutal anesthesia; top rigbl; before pe;fic#l#~ m. the a ~.ake animal; bottom: ofter penicillin in ~he awake anbnoL Before #lie injection of penicillin these stimulations ehcit spiadle3 or re¢ ;,dting responses while after petdeitbn they trigger bursts of generah,zed bilaterally synchronou~ sptke and Ivave discharges (1-5: electrodes screwed into the left, 6-7: electrodes screwed blto the right half of the cali.ariixm in an anteroposterior direction. MRF, mesencephalie retictdar formation ; GIrl, medial genicidate body: Btp, bipolar recording, all others being monopolar: £ frequenO'; L httenstty of stmilthltio~d. (From Qu~.s,v~r et al., 1977.)

I'HYSIOLOGIE ITI" I'ATIIOPtIYSIOLOGIk DES FUS[:AUX

lorsque le chat est p,~nicillinis6. Ceci peut ~tre d6montr6 par la disparition unilat6rale des fiiseaux chez le chat normal ou des pointe-ondes chez le chat peoicillinis(~ cons6cutive h une destruction unilat6rale du thalamus (`PEt.LEORt~! et al., 1979), ou par la disparition de l'un ou de l'autre de ces ph6nom~nes en r(~ponse 5 la d~pres,;ion thalamique transitoire produite par Finjection intrathalamique d'une t~aible dose de KCI (AVoLI et GLOOR, 1981) (Fig. I). L'hypoth~se que la transformation des fuseaux en complexes pointe-ondes chez le chat p6nicillinis6

R

13

r6sulterait d'une a u g m e n t a t i o n de !'6tat d'excitabilit6 des neurones corticau× est sugg6r6e par I'observation que les complexes p o i m e - o n d e s sont remplac6s par des fitseat~x en r~ponse ,i route d6pression de I'exeitabilit6 eorticale chez un chat pr6sentant les signes d'~pilepsie g6n6ralis~e p6nicillinique. Ceci peut se produire durant un 6pisode de <
B

A

IPOX 5

$

'i

M SS (P - PSS "@'~,V'," ' ~ l i

*l , ~',~'J'v,~/~,~/~ ~,.e,,~,~¢~,~,,%,~.~;/~.;4 '

~

i

~,

i

L ASS-MSS(A},;,'~.-~.,#,..~'/'~','; ~ , ~ ' ~ ' 4 1 ~£v;¢,.'..,,~",/'..~',p.:,,'¢d v,",V ", 'I ~ , '

c

D

...............................

._..1500~v ~ . s~ . . . . .

FIG. 8. -- Effetssur lescomp}cxcs pointe-ondcs exerc6s par la ~(spreadingdepresslon>~de Ll~O indtdtepar ['application~picorticale de K C L A: enrcgistremclt de contr61e chcz tm chat ayant rceu treefortedose intramusculaire de p6nicillineet dont r E E G montre des bouff~es de pointe-ondes bflat~ralessynchroncs. B: 2 rain apr~s 1'appiicationde 15~.;,de KC[ au gyrus lateraldroit.E E G p[at avec fuseaux du c6t~ droit,ii ~ a aussi une certame depression de l'activit~de I'EEG contralat6raL C: 8 rain plus mrd. Fuseau~t sur l'h~misphEre droit cu voie dc r6cup/~ration dc la ,(spread(ng depression~ et complexes pointe-o~dc.~ sur i'rtemisph~rc contralat~r:d.D: 16 rainplus tard,apr~s applicationde 15 o~ de KCI au co.a.cxde l'l~misph~regauche 6 rainavant cet enregistremcnt. ~Sprcading depression~ bilat~raleqt_=idu c'~tEdroit est en voie de rt~cup~ration.II y a des fuseaux des deux c6t~s,ceux du c6tE droit montrant des phEnomEnes pr~coces de transformation en poime-oodes. ASS, gyrus suprasylvie~ ant~rieur; PSS, g3'rus suprasylvi~n postErieur;autres abr6viationscornme darts la Fig. I. (Tire de G L O O R et al., 197%) Effeet.~ exerwd on spike and wave complexes b)' spreading depression induced by the epicortical application of K CL A : control recording ut a cat having received a large do~e of httromuscular penicillin am! whose EEG shows bursts of bilaterally synchronous spike and wave discharges. B: 2 rain after appl&'atian of 15 ~ K CI to the right lateral Cyrus. Flat EE G ~ t h spindles on the right side. There is also some depression of the comralateral EKG. C: 8 rain later. Spindles h~ the right hemisphere reco~'eringfram the ~preading depression, and sp~ke attd wave complexes over the contralateral hemisphere. D: 16 mitt later, after application o f 15 ~o 1( CI to the corlex of the left hemtsphere (5 mi~ prior to thit recording. Bilateral spreading depression which on the right sitie is recovering. There are spindles on both sides, tho~e on the right sho~,,htg early phenomena of transformation into spike and wave complexes. A S S . anterior suprasj'lvian gyms- PSS. po.rter~or s~q~rasylvian ,zvrus" other abbrevMtions o~ in F~g. I. (From GLOOI~ et aL, 1979.)

14

P. GLOOR

de la rdcuprration qui suit la prriode de dtpression de Pexcitabilit6 corticale, les fuseaux se retransforment progressivement en pointe-ondes. Aprrs injection intramuseulaire de prnicilline on peat suivre l'rvolution graduelle des fuseaux vers des bouffdes de complexes pointe-ondes (Fig. 9). II se produit d'abord une augmentation de I'amplitude des ondes de fuseaux, particu|i~rement des phases positives ou, si prdalablement celles-ci faisaient drfaut, riles se d~veloppent peu de temps aprbs l'injeetion de prnicilline (KosToPOULOSe t al., 1981b). 8ientrt les fuseaux rrvrlent une forme irrrguli~re ce qui est dO 5 la

diminution d'amplitude de chaque seconde onde de fuseau (ou de chaque seconde et troisi6me onde), ultarieurement suivie de leur 61imination et de lear remplacement par ronde lente du complexe pointeonde. La pointe de celui-ei reprasente une onde de fuseau augmentre ayant drvelopp~ une allure polyphasique, ronde lente n'ayant pus de prreurseur duns le iruseau. Ces transformations dans I'EEG sont assoeires 5 des ehangements de l'excitabilit6 des neurones corticaux dont la probabilit6 de ddcharger des potentiels d'actioa augmente au roars de ces changements de

Evolution From Spindles to Spikewaves ,

CAT

7'71018

Penicillin 3 5 0 , 0 0 0 I.O.I.M. +11'

÷2h 20'

'~

6°"

+3h 50'

70"

~',"/ A = NCM 2 mA, 0,4 msec

FIG. 9. - - Transformation de fuseaux en bouffres pointe-ondes aprrs injection intramuseulaire de p~nicilline. Triangles: ehocs isolrs appliqurs au noyau centralis mddialis ddclenchant des fuseaux ou des bouffres de complexes pointe-oades (except6 cellos 3 h et 50 rain aprrs p~nieilline qui sont spontanres). Le temps 6coul6aprrs I'injeetion de prnicilline est indiqa6 duns la marge gauche de la figure. Ce chat avait rega une infusion continue d'nne faible dose de thiopental (! mg/kg/h) insuffisante pour produire des fuseaox spontanrs mais qai cependant faeilitait lear apparition en rrponse au stimuli thalamiqaes. (Tit6 de KosTopouLos et al., 1981b). Transformation of spindles into spike and wave bursts after Lm. injection of penicillin. Triangles: single shocks applied to n. centrolis medialis triggering sphldles or bursts of spike and wave complexe~ (except at 3 h and.50 rain after penicillin where these are spantatteous). The time elapsed after penictllin injection is indicated on the left-hand margin of the figure. This cat received a contitmotts infusion of a small dose of thiopental (1 mgJkg[h) which was h,sufjqcient for producing spontaneoa~s spindles, but facilitated their appearance in response to thalamic stimuli. (From lCosroeouLos et al., 1981b.)

PHYSIOLOGIE ET PATHOPHYSIOLOGIE DES FUSEAUX

Spindles,

,lh 20'

+23' ~~--+lh +32'

',50'

35' ~

,

.

_

*2h 5'

~

_ _ ~'2h 36'

FzG. 1 0 . ~ Histogrammes de I'activit6 unitaire d6clench6e par des ondes EEG au cours de la transformation de fuseaux en pointe-ondes apr,~sinject,;onintramuseulaire de p~nicilline. Chaque paire d'enregistrements montre en haul rEEG moyenn6 et en has l'histogramme de l'activit6 unitaire d'un neurone cortical avant (t~spindlesn) et apr6s l'iajection de p6nieilline aux intervaUes de temps indiqu6s le long des hi,togrammes. Fuseaux et bouff6es de pointe-ondes d~clench~s par des stimuli .4 choe isol6 appliqu6 au noyau centralis mt~dialisdu thalamus (except6 pour eeux ,'t 3 h et 10 rain apr,~s I'injection de p6nieilline qui sont spontanbs). Infusion i.v. d'une faible dose de thiopental comme dans I~ Fig. 9 (m6me exp6rience), Lignes verticales:450 lam; EEG moyenn6. Echelle verticale le long des histogrammes: fr6quence de d6charges des potentiels d'action. Fl~ehes: fr~quence de dbeharge moyenne du neurone. Augmentation progressive de la probabilit~ du neurone de d~:eharger des potentiels d'a','tion avee des ondes de fuseaux au fur et `4 mesure que celles-ci se transforment en pointes du, complexe pointe-onde. Une lois que I'excitaUilit6 du neurone a augment6, des p~riodes de diminution de probabilitY:de ddcharge de potentiels d'action se d6veloppent imm~diatement apr%s chaque p~riode d'augmentation de I'excitabilit& Les p~riodes d'excitabilit6 augment6e correspondent ,4 la pointe, celles d'excitabilit6 diminude correspondent ,4 I'onde du complexe pointe-onde (2 h 36 min ct 3 h 10 min apr~s p~nieilline). (Tir~ de KOSTO~'OULOS etaL, 1981a.) Histograms of unit activity triggered b)' EEG waves d,ring the transition from sphtdles to spike and waves after Lm. btjection of penicillin. Each pair of recording shows on the top the average

I5

I'EEG qui aboutissent fi la formation de complexes pointe-ondes. Cette 6volution peut ~tre suivie de t'aqon continue ~t la lois ~t I'~chelle EEG et ~ r6chelle microphysiologique, Tandis qu'avant l'injection de l~nicilline les histogrammes d'activit6 unitaire d6eleneh~e par des ondcs EEG, tel que not6 auparavant, ne montrent qu'une faible relation, ou aucune relation entre les ondes de fuseaux e t l a probabilit~ de d6charges de potentiels d'action {Fig. 10, ~cspindles~>), une relation positive de plus en plus forte entre ces deux ph6nom/~nes se d6veloppe apr~s I'injeetion intramusculaire de p~nicilline, la probabilit6 de d6eharge d'un potentie} d'action par un neurone cortical au moment d'une onde de fuseau augmentant progressivement (KosToPouLos et aL, 198 la). L'histogramme montre alors une 61~vation progressi~,e de la courbe associ6e h l'onde de fuseau moyenn6e qui augmente en amplitude et d6veloppe des phases positives (Fig. 10: + 23' + I h2'). Puis chaque phase d'excitabilit6 augment~e est suivie d'une p6riode ot~ la prohabilit~ de d6charge d'un potentiel d'action est diminu~e indiquant le d6veloppement d'une phase inhibitrice cons6cutive A la phase excitatrice (Fig, 10: l h20' + 2 h 5'). Cette phase inhibitrice devient de plus en plus 6vidente au fur et fi mesure que le fuseau se transforme en pointe-onde (Fig, 10: 2 h 5 ' - 3h 10' ). L'onde de fuseau devient la pointe du complexe pointe-onde, tandis que I'onde lente de celle-ci correspond fi la p~riode inhibitrice (Fig. 10: + 2 h 3 6 ' + 3 h 10' ). Une fois le complexe pointe-onde compl6tement d6velopp6, l'histogramme de l'activit6 unitaire d6montre utte oscillation remarquable entre des p6riodes re/ativemcnt br~ves au moment de la pointe ot~ l'excitabilit6 est fortement augment6e, et des p~riodes plus prolong6es durant l'onde off I'excitabilit6 est profond6ment diminu6e (Fig. I0: + 3h !0'). -

KEG, on the bottom the histogram of trait activ#y of a cortical neuron before f~
16

v GLOOR

Comment interpr&er le d~veloppement de ces p~riodes inhibitrices? !I sembie ~vident que celles-ci ne se d;weloppent qu'en consequence d'une augmentation pr~alable de rexcitabilit~ des neurones corticaux qui est caractbris6e par un hombre fortement aceru de potentiets Caction d~charg6s durant l'onde de fuseau ou son 6quivalent la pointe. Or, tel que C~tr:UrZFr~LDT et al. (19661 I'ont d6montr6, }e m6eanisme inhibiteur intracortical, vraisemblablement r6current, n'est activ6 que quand le neurone cortical d/~eharge une br6ve bouff6.e de potentiels d'action 5. haute f~6quence. Nous proposons done qu'au tours du d6veloppement du complexe pointe-onde, l'6mergence de cette phase inhibitrice est une consequence de raugmentation du hombre des potentiels d'action /~mls par los neurones pyramidaux au tours de la pointe. Sous ['influence de la p6nicilline les neurones r6pondent d'une fapon r~guli~re ct souvent r6p&itive aux incitations tha[amocorticales qui, au pr~alable, lorqu'elles avaient engendr~ des fuseaux, demeuraient avant tout sous-liminaires (GLOOR, 1979; Kos'roVOULOS et ok, I98 la). Cette interpr6tation suppose que rinhibition r&urrente dans le cortex est pr&erv6e au cours des complexes pointe-ondes. En rue des th6ories r6centes qui veulent attribuer tonic activit6 ~pileptog6ne de la p6nieilline 5. un bloeage de rinhibition (CurTiS et al., I972; MEYER et PRINCE, 1973; VAN DUIJN etaL, 1973: HOCHNER et aL, 1976; MAcDoNAI.D et BAr~K~R, 1977; ANDERSONet RUTLEDGE. 1979; WoNG et PRINCe, 1979; D~NGLEDINE et G.IERSTAD, 1980), cette hypoth&e n'apparait pas bien fond~e ~ premi6re rue. Cependant nous avons pu d6montrer que rinhibition r-~currente produite par la stimulation antidromique de la vole pyramidale est prbserv6e durant le d6veloppement et la pbriofle d'&at des d6charges pointe-ondes darts Y6pilepsie p6nicillinique d u c h a t (KosTO~'OULOS et aL. !982a, 1983). Les concentrations faibles qui existent dans le cortex c6r6bral dans cette condition (QuEsNEY et GLOOR, 1978) sont vraisemblablement insuffisantes pour b[oquer la vole r6ctirrente inhibitriee. En effet, dans les exp6riences off un effet anti-inhibiteur de la p6nicilline a 6t6 d6montr6, les concentrations de cette drogue ont 6t~ de un ou deux ordres de grandeur supe~.ri::urs 5. ce|les pr6scntes dons le cerveau apr6s son injection intramuseutaire/~ des doses suffisantes pour produire le syndrome de ['6pilepsie penicillinique du chat (QuEst ~ v e~ GLOOR, 1978; DAVENPORTet al., 19791. A c e s concentrations faibles rinhibition postsynaptique, par exemple darts le noyeau de DE'VI'ERS (DAvENeop.'r et aL, 1979), n'est pas diminu6e et probablement'exeree un effet excitateur mod~:r~, une conclusion qui semble

&re en accord avec colic de M,~CON et KINO (1979). Les enregistrements intracellul,azrcs des d~charges pointe-ondes dans l'6pilepsie p6nicillinique du chat rapport6cs par Ftsrtt~R et PRINCE (19771 sont en accord avec eette interpr6talion, puisqtrils d6montrent des potentiels postsynaptiqucs excitateurs puissants produisant des decharges de potentials d'action souvent group/:s en br~ves bouff/:es A haute fr6que,lce au moment de la pointe et utxe hyperpolarisation compatible avec un potentiel postsynapt~que inhibiteur au tours de ronde Icnte du eomplexe pointe-onde. Le m¢canisme de la d6charge pointe-onde tel que d6ent jusqu'ici ne semble impliquer aucune transformation des d6charges thalamiques. Cependant quoique le thalamus ne semble pas participer directement dons [e m¢canisme qui amorce la transformation des fuseaux en pointe-ondes, le mode de dbcharge des ncurones thalamiques subit n(~anmoins une alt6ration profonde, similaire a celte que ron rencontre au mveau cortical au cours du d6veloppement des d~charges pointe-ondes ( A v o n et aL, 19821 (Fig. 11). Cette transformation cependant ne pr~e/~de jamais eelle que Yon d6tecte au niveau cortical et souvent la suit. 11est done probable que le mode de d6charge des neurones tha[amiques est impos6 au thalamus par le cortex. Durant [es bouff~es de pointe-ondes, le eomportement rythmique des d&harges neuronales sup vient en effet d'abord au niveau cortical avant d'apparaitre au niveau du thalamus (Fig. I I). Lorsque ce mode de d6charge rythmique est &abh aux deux niveaux, certains neurones thalamiqucs d6chargent cependant des potentieis d'action avant les neurones cortieaux (Fig. I 1), tandis que d'autres ne d6chargent qu'apr~s ceux-ci. Cette transformation du rythme des d6charges thalamiques dolt sans doute ,'i son tottr avoir des r~percussions cortieales. Au cours des d6charges pointe-ondes les ineitations thalarniques n'arriveront done plus au cortex ,5 ]a cadence originale caract6ristique des fuseaux, mais A une cadence plus lente, h peu pr6s la moiti~ ou un tiers inf~:rieure ~ice'lle qui existait durant les fuseaux. Le couplage e~are d~charges cor~icales et thalamiques au tours d'un complexe pointe-onde devient done tr6s 6troit, ee q~i t/~moigne vraisemblablement de C6tab!issement d'une boucle thalamo-cortico-thalamique ferrule dont les 616merits eonstituants sont reli6s les un.~ aux autre~ par des contacts synaptiques dont I'effieacitb a 616 grandement augment6e sous rinfluence de la p6nie~lli~e. Ce couplage 6troit contribue probablement fi ~a stabilit6 et fi la synchronisation thalamocortieale des bouff6es pointe-ondes.

17

PHYSIOI.OGIL: ET PA'I HOPIIYSIOLOGIE DES FUSEAUX

A Corlical EEG (i co.)

~

~

,~

-

iii

B

810SDST2

Corticsl f

f

~

J°5my

Thalamic EEG ThatamicUnit(a.p.)

2o0~s~c .-

.,~

]~V ~

I ~ - - !. - - ~, ~ ~ ~ , ~ 1 1

.......................................................................

YI~ ~ .1~, ,

, ~

1"~1,~1,[ , A~ 102a I J

C

Thalamic

II

ThalamicUn,t(a p) .

.

A

m

No. W a ~ m A _

ZJ

~

I Q mv

EEG

I

.

P

810606T1

Cortical EEG (I.co.)

.

-]

"J

T-

.

-,

-i ,o

. i

L

,o

Ii ,L

@ FIG. 1 I . - Histogramme de l'aetwit~ unitairc declench,-"e pat des ondes EEG darts des enrcgistrcmems recuedhs simultan6men/ dans le cortex et dans le thalamus dans des r6gions ayant des eonnextons r#'ciproqucs (gyrus suprasylvien moyen et noyau lat&al posteneur du thalamus). L'EEG cortical ct thalamique, ares1 que l'activit~ d'un neurone cortical et celle de deux ncurones thalamiques o m ~t6 enrcgistr6s. Dans ces histogrammes seule la premiere poime des boutT6es pmntc-ondes cons,~eutivcs a ~td utihs,~e pour d~clencher des histogrammes et les moyennes EEG. A" 6chantillon de I'EEG cortical brm mdiquam la premiire poime (cercle noir) utilis~e pour dcelencher le calcul des histogrammes. B e t C: mo~ennes EEG corucal et thalam,que et histogrammes de l'aedv,t6 unitaire th:damique et cor,~cale. Le neurone cortical cst Ic m~me en Bet C. L'activit~ de run des neurones thalamlques est montr6 en B, celle de l'autre en C. Les activlt,~s des 2 neuroncs thalamiques capt~es smmltan&nent ont &6 d~scnmitt6es de la faqon d~montr~c dans l'enregistrement oscdloscopique '3 gm,ehe. Au tours des boufl'6es de pointe-ondes le comportement rythmique de l'aelivita unitaire caraet&istique de la d&harge pointe-onde s'mstalle d'abord darts le cortex et seulement plus tard clans le thalamus. Une lois cette oscillation ~tablic, e'est le neurone thalamique qui tend 8 d&harger quelque peu avant le neurone cortical au cours des boufl'aes pointe-ondes, i.co., intracortieal, a.p.. potentials d'action. (Tir~ d'AvOL1 et al., 1982.) H~rtogratns of unit activity triggered bJ' EEG wares tn sintultaneour cortical and th~'tlannc recordings obtained from regions with reciprocal cottnection.~ (middle supras.vlvia~t gvrus a~ld n. larer.#M posterior of the thalamus). The cortical and thalantic EEGs as well as the acm'zO' of a cortical and 2 thalamic ttearons .,ere record¢~Cin these hLttagrattts on1)' the ftrst sptke t f ¢onsecuttve spike and ware bursts wa.r used fi~r triggering the histograms and the EEG aver~es. A : sample t f the raw cortical EEG indieotblg the ftrst spike (bhlck circle) used fi~r triggering lh( ,.~mptztation ¢f the histogrant. B and C: arerages @ corttcal tkMamic EEGs and histograms of thah;mi¢ and cortl~'ol trait activity, the huter being derA'ed from the same cortical neuron 01 B and C. Tlze acttvio' of one of the thalam~e neurons is shown tn B. that of the other in C. The acta'ities o f the 2 thahmtic aeurons recorded simultaneously were discriminated in the nmtmer shown tn the oscilloscope tracittg on the left. During sp~ke and wave bttrsts the rht'lktnic pattern of unit actiwO, characteristic of spike and ,'are discharges starts ttt the cortex first attd begin~ in the thalamus only h:ter. Once this o.wdlator.v pattem is established, it is tire thalamic neuron which tends to discharge sl(ghtly b¢~re the cortical one dttrtttg spike anJ ware bltr,~t.~. L¢o.. itttracartital: a.p.. action potenth~ls. (From d I,'OLI el aL. 1982.)

18

P GLOOR BIBLIOGRAPIliE

ANOt:RM:N (P,) aod ANDLRSSON(S A,,IPl[r~tokJgwalBa~ls oJ the Alpha Rhythm Appleton-Centur)-Crofts. Publ, New York, 1968. 235 pp. ANDLRSI:N(P.). ANOLRSSON(S,A.)and LoMb (T.) Nature of thalamo-cort~eal relations during spontaneous barbiturate ,,pind/c actwny..L PkyswL floral.), 1967a, 192: 283-307. A,'qt)LRSEN (P.), ANDCRSSON(S.A) and LoMb ('r.) Some factors revolved in the thalam~c control of spontaneous barbiturate ~,pmdles, d. t'h:utoL (Loud,), 1967b, 192: 257-281. ANDI RSON (T E ) and RUrLEDGI: (L T.) InhiNtion m pemcdhn-mduced epileptic loci. Electroenceph. chn. ,Veurophy~m{. 1979, 46:498-509 ANIgERSSON(S,A) and MANSON(J.R.) Rhythmic activity it~ the thalamm, of the unanesthettzed decorticate cat, Eleetroem e,nh, clin. Neurophysb~L, 1971, 31 : 21-34, AVOLI( M.I and GLOOR(P,)The effects of transient functional depression of the thalamu~ on spindles and on bilateral s)nchronous epileptic discharges of feline generalized pcnicdhn epilepsy. Epilep~ia, 1981.22. 443-.-452. AvotA (M) and GLooR (P.) Role of the thalamus in generaIt:ted penicillin epilepsy: observatmns on decorticatcd cats, Exp. Neurol.. t982.77: 386--402. A y o u [ M,), Sta rt'fSAS t 1,1, Kosl OPOULOS(G.) and Gt,ool¢ (P.) Effects of post-~ctal depression on experimental spike and wave discharge. Electroenceph chn. Neurophysiol, 1981, 52 373-374. AVOLI tM.). GLOOR (P,) and KOSTOPOULOS(G) Cortical and thalam~e m~erophysiology of experimental spike and wave discharges. In: 14 AKIMOI"O,]'1. KAZAMArSURI, M, S EINO and A. WARD(Eds.). Advances m Epileptology,ATlllh Epdepsy lnternatwnal Symposium. Raven Press, New York, 1982: 493.--496. BALL (G J.), Gt.oor (P.)and Tiiol~,lPSON (C.J,) Computed umt-EEG correlations and laminar profiles of spindle waves irt the electroencephalogram of cats. Electroencepk, chn. NeurophysioL, 1977, 43: 330--345. CaLWT (J L CaLve'r (M.C.) et SCHERRER(J.) Etude stratigraphique corucale de I'activtt6 EEG :,pontan6e, Electroenceph. chn. Neurophysiol., 1964. 17: 109-125, CRt~UTZFEt.DT(O.D.). WATaNABE(S.) and Lax (H.D.) Relotions between EEG phenomena and potentials of single cortical cells. II. Spontaneous and convulsoid activity. Electroeneeph. olin. NeurophrsioL, 1966, 20: 19-37, CURTIS (D.R), GAME (C.J.A.), JOHNSTON (G.A.R), N|cCuLLOCH (R.M.) and MACLACHLAN(R.M.) Convulrove action of penicillin, Brain Res., 1972. 43:242-245 DAVt:NPORT(l), SCHWINDT(P.C.) and CRILL (W.E.) Epileptogeme doses of penicillin do not reduce a monosynaptic GABA-mediated postsynaptic inhibition in the intact anaesthetized cat, Exp. Neurol., 1979, 65: 552-572. DtNGLEDINE (R.) and GJERSTAD (L.) Reduced inhibition during epileptiform activity in the it, vitro hippocampal slice. J, PhysioL (Lond.L 1980, 305: 297-313. El at, (R.) Statistical mechanism m generation of the EgG. Progr. hivmed. Engng, 1967, 1: 131-150. FIsttEr (R.S.) and PIUNeE (D.A,) Spike-wave rhythms in eat cortex induced by parcnteral penicillin, I I. Cellular features, E[ectroenceph. din. Neurophysiol., 1977.42: 625-639. GLOBUS(A.)and SCHEta rA,-(A,B,)Pattern and field in cortical structure: the rabNt.J, cutup. NeuroL, 1967, 131: 155-172. GLObe (P.) Generalized epilepsy with spike-and-wave discharge: a reinterpretation of its electrographic and clinical manifestations. Epilepsia, 1979, 20: 571-588. GLOOR (P.), VERA(C.L,) and SPERTI (L,) Electrophysiological studies of hippocampal neurons, i, Configuration and laminar analysis of the ,resting, potential gradient, of the main-transient response to perforant path. fimbrial and

mossy fiber volleys :rod ~spontaneous, acttvitb Electroent o~h. rim. Neun~physiol., 1963, 15: 353-378. OLOOR (Po), QUESNEY (L.]7.) and ZUMSTEIN iH.) Pathophysiology of generalized epilepsy in the cat' the role of cortical ,'rod subcortical structures. II. Topical application of pemetllin to the cerebral cortex and to subcortical structures, Electroolceph. chn. Neurophysiol., 1977, 43: 7q-94. GLOOR (P.), P[-LLEC~gmt (A.) and KOSTOPOULOS (G K.) Effects of changes in cortical excitability upon the epileptic bursts in generalized penicdim epilepsy of the cat, Eh'cmwnceph, chn. Neuroplo'aml., 19"/9, 46: 274-289, GREEN (J.D,), MAXWELl, (D S.), SCIIINDLER (WJ.) and Sru~.wF (C.) Rabbit EEG 'theiR' rhythm: lls anatomical source and relation to ,activity in single neurons, d. NeurophysioL. 1960. 23: 403-420. IIOOIIqER (B.), SPIRA (M.E.) and Wr=Rr,.tAN(R) Penictll,n decreases chloride conductance in crustacean muscle: a model for the epileptic ncuroa, Brain Res., 1976. 107: 85-103. IAsPc.?, (H,H.I and DROOGL~e,V~:R-FORrUYN0,) Experimental studies on the functional anatomy of petit real epdepsy. Res. Publ. Ass, herr. meat, Dis,. 1948, 26: 272-298. JASPf:R (H.H.) and SItW.ANlS (CJ latracellular oscillator), rhythms in pyramidal tract no,runes iu the cat. Eleetroen, ceph. ehn. Neuvophysiol.. 1965, Ig: 541~553. Kosl oJ'oui, os (G,). GLOOg (P,), P~LUmmN~ (A,) and G o f MAN (J.) A study of the transition from spindles to sp~ke and wave d~scharge in feline generalized pemcillin epilepsy: microhysiologmal features. Exp, Neurot., 1981a, 73: 55-77. KDSTOPOUt-OS(G.). GLOOR (P.), P'~LLEGmNt (A.) and Sinlianas (l,) A study ofthe transition from spindles Io spike and wave discharge ind~line generalized pemcilhn epilepsy: EEG features. Exp. NeuroL, 1981b, 73: 43-54. KosroPOULOS (G.). Avot.I (M.) and GLOOR (P,) Cortical recurrent inhibition in feline generalized epilepsy In: H, AKIMOTO, H. KAZAMATSURI, ~1. SEINO and A, WARD (Eds. ), Advances hi Epflep,dog3,,X/11th Epdepsv l nternatwna! S)mposium. Raven Press, New York, t982a: 489-492, KosroeouLos (G.), Avot.t I M.), PELLLGRINI (A } and GLOOR (P,) Laminar analysis of spindles and of spikes of the sp&e and wave discharge or feline generalized pemcillin epilepsy. Electroene,'ph. din. Neuropto'siol., 1982b, 53" 1-13, KOSTOPOULOS ( O ) , ' A v o n (M.) and Gt.OOR (P.) Participation ofcorueal recurrent inhibiuon in the genesis of spike and wave discharges in feline generahzed epilepsy. Brain Res., 1983, in press. KRNJI:,VI~:(K.), RANDIC (M.) and SrrAuOItAN (D.W.) An inhibitory process in the cerebral cortex. J. PhysioL (Lond.L 1966, 184: 16--48. LANDRY(P.)and DESCHI~NES(M,) Intracortieal arborization and receptive fields of identified ventrobasal thalamocortical afferents to primary somatic sensory cortex in the cat. J. cutup. NeuroL. 1981, 199: 345-371, L,~NDRY (P.), VILLEMURE (J.) and DESCH~-NES (M,) Geometry and orientation ofthalamocortical arborizations in the eat somatosensory cortex as revealed by computer reconstruction. Brain Res,, 1982, 237: 222~226, LANOIR (J,) Etude Electrocontcographique de la Veille et thl SommeiI cbe: le Chat, OrganJsation du Cycle NyrthOn&af." Rdle du Thalamm. ThOse, Universitb de Provence %"~ Marseil/e, 1972:520 pp. Lt (C.H.) and JASPER 01,) Microetectrode studies of the electne'd activity of the cerebral cortex m the cat, J, Phy,rio/. (LomL), 1953, 121:117-140, Lt (C.LJ, Cut, t,EN (C.) and J,~St,ER (H.) Laminar microelectrode analysis of cortical unspecific recruiting responses and spontaneous rhythms. J. NeurophysioL, 1956, 19: 131-143, MAcDoNALD (R.L.) and g:,,rg~r 0.L.) Penlylenetetrazol and penicillin are selective antagonists of GABA-mediated

PItYSIOI.OGIE I'T PATItOI'IIYSIOI.OGIE DES FUSEAUX post-syllaptlc inhibition in cultured manlmahan ileuroncs

Nat,re fLoral.J, 1977, 267: 720--721. MACON (J.B.) and KING (D.W.) Penicillin iontophoresis and the responses ofsomatosensory cortical neurons to amino acids. Electroenceph. olin. NeurophysloL, 1979, 47: 52-63. MEYrR (11.) and PRINCE (D.)Convulsant actions ofpenicillin: effects on inhibitory mechamsms. Braht Re~., 1973, 53: 447---482. NAf)UET (R.), DENAVll (M.), LANOIR (J.) et AI.BE-FESSARD (D.) Aspects anatomo-fonctionnels de la physiologic du sommeil. Dans: elltdration.~ Tramitoh'es ou Dr;flair|yea tie Zones Dwnc#phaliques che2 le Chat. Leurs Effets sur I'A ctlvttt" Eh, ctrique Corticale et le SommeiL C.N.K S., Paris, 1965: 1(17-131. PELLEGRiNI (A.), MUSGRAVE (J.) and GLOOR (P.I Role of afferent input of subcortical origin in the genesis of bilaterally synchronous epileptic discharges of feline generahzed pentcilhn epilepsy. Exp. NeuroL, 1979, 64: 155-173. QUESNEY (L.F.) and GLOOR (P.) Generalized pemcillin epilepsy in the cat: correlation between electrophysiological data and distribution of 14C-penledlin in the brain. Epdepsia, 1978, 19" 35-..45. QtJESNEY (L.F.), GLOOR (P.), KRATZENBERG (E.) and ZUM. STEIN (H.) Pathophysiology of generahzed pemcilhn epilepsy m the cat: the rote of cortical and subcortteal struett, res 1 Systemtc application of penicillin. Electroenceph. oh,. Neurophystol., 1977, 42: 640-655.

19

RENAUD (L.P.) and KI:LLY (J.S.) Simultaneous recordings from pericruciate pyramidal tract and no,t-pyramidal tract neurons; response to stimulatton of inhibitory pathways. BraOl Res., 1974, 79: 29.--44. RENAUD (L.P.), KELLY (J.S.) and PROVINI (L.) Synaptie inhibition m pyramidal tract neurons: membrane potential and conductance changes evoked by pyramidal tract and cortical surface stimulation, d. Neurophysr~L, [974, 37: [ 144-1155. SIIOLL (D.A) The Orgamzation of the Cerebral Ct,rte~ Methuen, London/Wiley, New York, 1956:125 pp. SPLNCER (A.W.) and BROOKtlAR1 (J.M.) A study of spontaneous spindle waves ni sensor|motor cortex of cat. J. Neurophv~hd., 1961, 24. 50-65. SZI:N'IAGOTI-iAI t'J.1 ArchRecture of the cerebral cortex. In H. JASPER, A. WARD and A. POPE (Eds.), Basic Mechamsms of the Epdepm, s. Little, Brown, and Co., Boston. rSlass., 1969: 13-28. VAN DUIIN (H,P.), SCIIWARTZKROIN (P.A) and PRINCL (D.A.) Actions of penicillin on inhibitory processes in the

cat cortex. Brain Res., 1973, 53: 470-477. WONG (R.K.S.) and PRINCE (D.A.) Dendrmc mechanisms underlying pemcdhn-induced epdeptiform actwtt.v. Scu,,ce. 1979. 204" 1228-1231.