Differences Between Two Feline Epilepsy Models in Sleep and Waking State Disorders, State Dependency of Seizures and Seizure Susceptibility: Amygdala Kindling Interferes with Systemic Penicillin Epilepsy
Authors: Shouse Margaret N. 
Published: November 2007

Summary: The objective of the study was to determine whether contemporary feline models of petit mal (systemic penicillin epilepsy) or temporal lobe epilepsy (amygdala kindling) resemble human seizure disorders with respect to disturbances of sleep and waking states, the state dependency of seizures, and transference of seizure susceptibility. These variables were examined in 6‐h polygraphic recordings before and during exposure to both seizure models in 24 cats; 12 cats had intramuscular (i.m.) injections of 300,000 or 400,000 IU/kg of penicillin prior to kindling, and 12 were kindled before penicillin challenge. Results were as follows. First, penicillin increased light slow wave sleep (SWS) and drowsiness, during which spike‐wave (SW) activity was maximal. Generalized tonic‐clonic convulsions (GTCs) occurred predominantly in drowsiness after awakening from SWS. Second, kindling produced more deep SWS than did penicillin; susceptibility to kindled GTCs peaked during deep SWS, especially in transition to rapid eye movement sleep (REM). Third, penicillin did not influence subsequent sleep disorders or seizure susceptibility during kindling; kindling interfered with penicillin‐induced GTCs, SW activity, and sleep disorders. Collectively, the findings suggest distinct state disorders and state‐dependent seizure profiles in the two models. These differences parallel human analogues and may have contributed to the transference results. Kindling is a chronic model with persistent sleep and seizure abnormalities that differ from and may have discouraged penicillin epilepsy. Penicillin is an acute model with transient state and seizure disorders, a fact that may account for the absence of penicillin transference to kindling.RÉSUMÉCette étude avait pour but de déterminer si les modéles ac‐tuels d'épilepsie féline pour le Petit Mal (épilepsie systdmique induite par la pénicilline) ou l'épilepsie temporale (embrasement amygdalien) ressemblent effectivement à la pathologie humaine en ce qui concerne les perturbations des états de veille et de sommeil, la dépendance des crises et de la susceptibilité au transfert des crises par rapport à ces états. Ces variables ont étéétudiées chez 24 chats lors d'enregistrements polygraphiques de 6 heures avant et pendant l'exposition aux 2 modèles expérimentaux 12 chats ont recu 300,000 ou 400,000 Ul/kg de pénicilline IM avant embrasement; 12 chats ont subi un embrasement avant stimulation par la pénicilline. Nos résultats furent les sui‐vants: (1) La pénicilline augmente le sommeil lent léger et la somnolence, péndant lesquels l'activite de pointes‐ondes fut la plus importante. Les convulsions généralisées tonico‐cloniques se produisirent surtout lors de la somnolence suivant le réveil du sommeil lent. (2) L'embrasement a entraîne plus de sommeil lent profond que la pénicilline; la susceptibilité aux crises généralisées tonico‐cloniques aprés embrasement est maximale durant le sommeil lent profond, surtout péndant les periodes de transition vers le sommeil paradoxal. (3) La pénicilline n'influence pas les troubles du sommeil ou la susceptibilité aux crises après embrasement; l'embrasement interfère avec les crises généralisées tonico‐cloniques induites par la pénicilline, le sommeil lent et les troubles du sommeil. Globalement, ces constatations suggèrent que les deux modèles provoquent des perturbations veille/som‐meil différentes et une relation différente entre crises et état de veille/sommeil. Ces différences ressemblent aux phénomenes cliniques humains et ont sans doute contribuéà l'établissement de l'analogie. L'embrasement constitue un modéle chronique, avec anomalies persistantes du sommeil et des crises, qui differe de l'epilepsie a la pénicilline. La pénicilline fournit un modèle aigü avec perturbation transitoire du sommeil et des crises, ce qui peut expliquer I'absence de transfert entre pénicilline et embrasement.RESUMENEl objetivo de este estudio ha sido determinar si los modelos felinos actuales de peque&#x006e;̄o mal (epilepsía producida por penici‐lina sistémica) o de epilepsía temporal (previo eondicionamiento de la amigdala, “kindling”), semejan a transtornos epilépticos humanos con respecto a las alteraciones del sue&#x006e;̄o y vigilia, el estado de dependencia de los ataques y la transferencia de la susceptibilidad epiléptica. Estas variables han sido examinadas mediante registros poligráficos de 6 horas de duración antes y durante la realization de los dos modelos de ataques en 24 gatos; antes del “kindling” se inyectaron 300.000 6 400.000 lU/Kg de penicilina intramuscular a 12 gatos y otros 12 gatos fueron con‐dicionados antes de la administratión de penicilina. Los resul‐tados fueron: (1) La penicilina incrementó las ondas lentas del sue&#x006e;̄o ligero (SWS) y la somnolencia durante la cual la actividad punta‐onda lenta (SW) fue máxima. Se observaron ataques gen‐eralizados tónico‐clónicos (GTCs) que ocurrieron predominan‐temente durante la somnolencia, después del despertar, de la fase SWS. (2) El “kindling” produjó SWS más profundas que la penicilina; la susceptibilidad a GTCs condicionada aumentó durante las SWS profundas, especialmente en transitión con la fase de sue&#x006e;̄o de movimientos oculares rápidos (REMS). (3) La penicilina no influenció los trastornos subsiguientes del sue&#x006e;̄o ni la susceptibilidad para los ataques durante el eondicionamiento (kindling); el kindling interfirio con los GTCs inducidos por la penicilina, la actividad SW y los trastornos del sue&#x006e;̄o. Desde un punto de vista general, estos hallazgos sugieren la existencia de alteraciones diferenciables y perfiles de ataques dependientes de dichas alteraciones en los dos modelos. Estas diferencias imitan los analogos humanos y pueden haber contribuido a la trasfer‐encia de los resultados. El kindling es un módelo crónico que produce anomalías en los ataques y en la persistencia del sue&#x006e;̄o que difieren de la epilepsía penicilínica y pueden haber condu‐cido a una reductión de su utilizatión. La penicilina es un modelo agudo para los estados de transicion y trastornos convul‐sivos lo que puede ser responsable de la ausencia de transferencia de penicilina a kindling.ZUSAMMENFASSUNGDas Ziel der Studie war es festzustellen, ob die úblichen Katzen‐Modelle von Petit‐mal (systemische Penicillin‐Epilepsie) oder Temporallappenepilepsie (Amygdala‐Kindling) menschli‐chen Anfallserkrankungen áhnelt bezúglich Stórungen im Schlaf‐Wachzustand, Abhángigkeit der Anfálle vom Schlafsta‐dium und Veránderungen der Anfallsempfindlichkeit. Diese Var‐iablen wurden in 6‐stúndigen polygraphischen Aufzeichnungen bei 24 Katzen vor und wáhrend Exposition der beiden Epi‐lepsie‐Modelle untersucht. 12 Katzen erhielten i.m.‐lnjektionen von 300 000 und 400 000 lU/kg Penicillin vor dem Kindling. Bei 12 Katzen erfolgte das Kindling vor Penicillin‐Gabe. Ergebnisse: 1. Penicillin erhöht den leichten slow wave sleep (SWS) und die Müdigkeit, während welcher die spike wave Aktivität (SW) am höchsten war. Generalisierte tonisch‐klonische Anfalle (GTC) ereigneten sich vornehmlich bei Müdigkeit nach Erwachen aus SWS. 2. Kindling förderte tiefen SWS mehr als Penicillin; ebenso, die Empfindlichkeit für ‘kindled GTC peak’ im tiefen SWS, besonders beim Übergang zum REM‐Schlaf. 3. Penicillin beeinflußte nicht nachfolgende Störungen oder Anfallsempfindlichkeit während des Kindlings; Kindling hemmte jedoch peni‐cillin‐induzierte GTCs, SW‐Aktivität und Schlafstörungen. Insgesamt lassen die Befunde bestimmte Schlafstadienstörungen und stadienabhängige Anfallsprofile in den beiden Modellen ver‐muten. Diese Unterschiede verlaufen den menschlichen Ana‐logen parallel und könnten bei den Transference‐Ergebnissen mitgewirkt haben. Kindling ist ein chronisches Modell mit per‐sistierenden Schlaf‐ und Anfallsabnormitäten, das sich von der Penicillin‐Epilepsie unterscheidet und sie verdrängen kann. Penicillin‐Epilepsie bedeutet ein Akutmodell mit vorübergehender Schlafstadien‐ und Anfallsstörung–ein Befund, der für das Fehlen von Penicillin‐Transference auf das Kindling verantwort‐lich sein könnte.