Spontaneous rhythmic synchronous activity in epileptic human and normal monkey temporal lobe

Summary: Intracellular recordings were obtained from neurons in tissue taken from human epileptic temporal lobe and normal monkey hippocampus. Using the in vitro slice preparation, we confirmed that spontaneous rhythmic synchronous events (SRSEs) were predominantly found in cells of mesial temporal lobe. These synaptic-like events appeared to be mediated by a GABAergic mechanism, since they were blocked by bicuculline. An interneuron-like cell type was found which discharged in a burst pattern in parallel with SRSE occurrence in pyramidal neurons. Burst discharges were graded and excitatory postsynaptic potential (EPSP)-triggered; all-or-none paroxysmal depolarizations were extremely rare. These features of SRSE activity suggest that population synchrony in this tissue is largely dependent on local inhibitory interneuronal circuitry. SRSEs were found in normal monkey hippocampus as well as in mesial tissue from human epileptic temporal lobe. This result indicates that SRSEs are not a direct reflection of tissue epileptogenicity. However, the circuitry underlying SRSEs may be important in the determination of tissue seizure susceptibility, since it provides a substrate for cell synchronization. RESUME Nous avons enregistre l'activite intracellulaire de neurones preleves dans le lobe temporal de patients epileptiques et dans l'hippocampe de singes normaux. Sur les preparations de lames in vitro, nous avons confirme que les activites rythmiques synchrones spontanees (ARSS) se trouvent principalement dans les cellules de la partie mesiale du lobe temporal. Ces activites d'allure synaptique semblent mediees par un mecanisme GABAergique, car elles sont bloquees par la bicuculline. Nous avons constate l'existence de cellules de type interneurones qui presentent des decharges dont l'organisation se revele parallele a celle des ARSS des neurones pyramidaux. Les decharges en bouffees sont progressives et declenchees par les PEPS. Les depolarisations paroxystiques de type tout ou rien sont extrěmement rares. Ces aspects d'ARSS suggerent que la synchronie est en grande partie dependante, dans ces tissus, des circuits inter-neuronaux inhibiteurs locaux. Des ARSS ont ete trouves dans l'hippocampe de singes normaux comme dans la partie mesiale du lobe temporal de patients epileptiques. Ceci montre que les ARSS ne refletent pas directement le caractere epileptogene d'un tissu. L'organisation des circuits neuronaux qui sous-tendent l'ARSS peut cependant se reveler importante pour la determination de la predisposition epileptique tissulaire, car cette organisation fournit une base a la synchronisation cellulaire. ZUSAMMENFASSUNG Intrazellulare Ableitungen von Neuronen aus Geweben, des Temporallappens des epileptischen Menschen und dem Hippo-kampus des gesunden Affen wurden aufgezeichnet. Mit Hilfe der in vitro Schnittpraparation bestatigten wir, das die spontanen rhythmischen synchronen Ereignisse (SRSEs) vorwiegend in Zellen des mesialen Temporallappens gefunden wurden. Diese Synapsen-ahnlichen Ereignisse scheinen durch einen Gabaergischen Mechanismus vermittelt zu werden, denn sie wurden durch Bicucullin blockiert. Ein interneuronen-ahnlicher Zelltyp wurde gefunden, der in einem burst-Muster parallel zum SRSE-Auftreten in pyramidalen Neuronen entlud. Die burst-Entladungen waren abgestuft und EPSP-getriggert. Alles-oder-nichts paroxysmale Depolarisierungen waren extrem selten. Diese Art der SRSE Aktivitat last verstehen, das die Synchronie in diesem Gewebe in hohem Mase von den lokalen, inhibitorischen inter-neuronalen Kreisen abhangt. SRSEs wurden im Hippokampus des gesunden Affen ebensosehr wie im mesialen Gewebe des Temporallappens des epileptischen Menschen gefunden. Dieses Ergebnis zeigt, das SRSE kein direktes Anzeichen einer Epileptogenitat des Gewebes darstellt. Allerdings konnen die den SRSE unterlagerten Kreislaufe wichtig fur die Bestimmung der Anfallssuszeptibilitat sein, denn sie stellen ein Substrat fur die Synchronisation der Zellen dar.