Limbic Epilepsy Induced by Tetanus Toxin: A Longitudinal Electroencephalographic Study
Authors: Hawkins C. A. , Mellanby J. H. 
Published: November 2007

Summary: An epileptiform syndrome was induced in rats by injection of tetanus toxin (–10 mouse LD50) unilaterally into the hippocampus. Continuous EEG records were obtained from implanted hippocampal electrodes for periods of 4–7 weeks in 14 rats. In a pilot study of two of these rats, three more recording electrodes were placed in other brain areas. Six of the rats (including the latter two) were simultaneously filmed using time‐lapse videorecording, and the relationships between EEG events and overt motor fits were assessed using a split‐screen video monitoring system. Characteristic peaks and troughs in the numbers of overt fits occurring each day were noted in all the rats that were filmed, and less marked peaks occurred in the numbers of hippocampal seizure discharges. At the start of the syndrome, seizure discharges occurred without accompanying fits; then overt fits occurred with some of the discharges; later the animals stopped having fits but seizure discharges continued to occur alone for several weeks. Fits only occurred with longer seizure discharges (more than –30 s), but not all longer seizures were associated with fits. Whether or not a hippocampal seizure discharge leads to a motor fit appears to depend not on the nature of the electrical activity in the hippocampus but probably on the properties of areas, such as the cingulate gyrus, to which the seizure activity may spread. Large epileptiform spikes occurred throughout the syndrome, and their frequency was often increased for some minutes after a seizure discharge. While there was an overall correlation between the number of fits and the number of seizure discharges occurring during the entire syndrome, within relatively brief periods this relation was not consistent. The occurrence of motor fits was often associated with a decrease in seizure discharge frequency. In the four rats with bilateral electrodes, some independent EEG activity was observed in the uninjected hippocampus.

Un syndrome épileptique a été induit chez le rat par l'injection unilatéral de toxine tétanique (10 fois la DL50 souris) au niveau de l'hippocampe. Un enregistrement EEG continu a été recueille à partir d'électrodes implantées dans l'hippocampe pendant 4 à 7 semaines chez 14 rats. Une étude pilote réalisée chez 2 de ces rats avait comporté 3 électrodes supplémentaires dans d'autres régions du cerveau. 6 des rats (dont les 2 cites) ont été simultanément filmés et la relation entre les évènements EEG et les manifestations critiques motrices a été objectivée par surveillance vidéo simultanée des deux phénomènes. Des pics et des creux quotidiens caractéristiques dans la fréquence des crises cli‐niques ont été constatés chez tous les rats filmés. Des pics moins prononcés ont été constatés au niveau des décharges critiques hippocampiques. Au début du syndrome, des décharges critiques survenaient sans manifestation critique clinique; puis des crises cliniques ont accompagné certaines décharges; par la suite, les animaux n'ont plus présenté de crise clinique. mais des décharges critiques ont continué de se produire de façon isolée pendant plusieurs semaines. Les crises cliniques n'accompag‐naient que les décharges critiques les plus longues (durée à 30 secondes environ), mais toutes les décharges prolongées ne se sont pas accompagnées de crises cliniques. La transformation d'une décharge hippocampique en une crise clinique ne semble pas dépendre de la nature de l'activitéélectrique au niveau de l'hippocampe, mais probablement des propriétés de certaines zones cérébrales, comme le gyrus cingulaire, auxquelles l'activité critique peut se propager. D'amples pointes épileptoïdes sont survenues tout au long de revolution du syndrome, et leur fréquence a souvent été augmentée pendant quelques minutes après une décharge critique. Bien qu'il y ait eu globalement une corrélation entre le nombre de crises cliniques et le nombre de décharges EEG critiques survenues pendant toute la durée du syndrome, il semble que pour des périodes relativement courtes, cette relation n'ait pas été vérifiée. La survenue de crises mo‐trices cliniques correspondait souvent à une diminution de fréquence des décharges critiques EEG. Chez les 4 rats porteurs d'électrodes bilatérales, une certaine activité EEG indépendante a été constatée au niveau de l'hippocampe non injecté.

RESUME

Con la inyección unilateral en el hipocampo de toxina tetánica se ha inducido un síndrome epileptiforme en ratas. Mediante electrodos implantados en el hipocampo durante 4–7 semanas en 14 ratas se registraron trazados continuos de EEG. En un estudio piloto de 2 en las citadas ratas se registraron 3 trazados adicionales con electrodos en otras zonas cerebrales. Seis de las ratas (incluyendo las últimas 2) se filmaron simultaneamente mediante un registro de video utilizando un transcurso del tiempo y la relación entre los acontecimientos de EEG y ataques motores aparentes que se identificaron utilizando una pantalla partida en el sistema video de monitorizacion. En todas las ratas filmadas se registraron característicos ciclos en el número de ataques claros que ocurrieron cada día y picos menos marcados en el número de descargas epilépticas del hipocampo. Al co‐mienzo del film las descargas epileptiformes ocurrieron sin ataques acompañantes; los ataques aparentes ocurrieron en al‐gunas de las descargas; más tarde los animales no presentaron ataques pero las descargas epileptiformes continuaron aislada‐mente durante varias semanas. Los ataques sólo ocurrieron con las descargas epileptiformes mas prolongadas (más de 30 se‐gundos) pero no todas las descargas se asociaror a ataques. Que una descarga epileptiforme en el hipocampo conduzca o no a un ataque motor, parece depender, no de la naturaleza de la actividad eléctrica en el hipocampo sino, probablemente, de las pro‐piendades de ciertas areas, como puede ser el giro cingulado, hacia el cual la descarga epileptiforme puede propagarse. Durante todo el sindrome se registraron amplias puntas epileptiformes y su frecuencia se incrementó durante algunos minutos después de la descarga epileptiforme. A pesar de que se observó una correlacion global entre el número de ataques y el número de descargas epileptiformes que ocurrieron durante la totalidad del síndrome, esta correlación no fue consistente durante per‐iodos de tiempo relativamente breves. La aparición de ataques motores está frecuentemente asociada a una reductión de las descargas epileptiformes. Cuatro ratas con electrodos bilaterales mostraron alguna actividad EEG independiente en el hipocampo no inyectado.

Durch einseitige Injektion von Tetanus‐Toxin (etwa 10‐Mäuse LD 50) in den Hippocampus wurde ein epileptiformes Syndrom bei Ratten ausgelöst. Kontinuierliche EEG‐Aufzeichnungen wurden über implantierte Hippocampus‐Elektroden für 4–7 Wo‐chen bei 14 Ratten vorgenommen. In einer Pilot‐Studie mit zwei dieser Ratten wurden drei weitere Elektroden in die gegenseitige Hirnregion implantiert. 6 der Ratten (einschließlich der er‐wähnten (2) wurden simultan gefilmt unter Verwendung von time‐lapse‐Videorecordern; die Beziehungen zwischen EEG und klinisch‐motorischen Anfällen wurden anhand von Doppelbil‐daufzeichnungen beurteilt. Charakteristische Häufung und Ver‐minderung der täglichen Anfälle wurden bei alien gefilmten Ratten gesehen. Weniger abgegrenzte ‘peaks’ traten bezüglich der Anzahl der hippocampalen Anfallsentladungen auf. Zu Be‐ginn des Versuchs erschienen Anfallsentladungen ohne Beglei‐tanfalle. danach traten Anfälle bei einigen Entladungen auf. Noch später sistierten die Anfälle, während die Anfallsentladungen allein mehrere Wochen zu beobachten waren. Anfälle erschienen nur bei länger als 30 Sekunden dauernden Entladungen, aber nicht alle länger andauernden Entladungen gingen mit Anfällen einher. Ob eine hippocampale Entladung zu einem sichtbaren Anfall führt oder nicht, scheint also nicht so sehr von der Art der elektrischen Aktivität im Hippocampus abzuhängen, sondern veilmehr von den Eigenschaften der durch die Ausbrei‐tung der Erregung erfaßten Region, z.B. gyrus cinguli. Hohe epileptiforme spikes erschienen während des Versuchs und ihre Anzahl war oft über Minuten nach Anfallsentladungen erhöht. Während eine gute Korrelation zwischen der Anzahl der Anfälle und Entladungen beim gesamten ‘Syndrom’ zu beobachten war. war sei nur bei einzelnen kurzen Perioden nicht vorhanden. Das Auftreten von motorischen Anfallen war häufig mit einem Abfall der Entladungsfrequenz verbunden. Bei den 4 Ratten mit bila‐teralen Elektroden konnte gelegentlich im night injizierten Hippocampus unabhängige EEG‐Aktivität gesehen werden.