Abnormal action-potential bursts and synchronized, GABA-mediated inhibitory potentials in an in vitro model of focal epilepsy.

Summary: Focal, freeze-induced lesions were made in isolated hemispheres of turtle cerebral cortex in vitro, permitting the investigation of epileptiform discharges in a preparation with preserved intracortical circuitry. Freeze lesions resulted in interictal discharges and occasional ictal-like events. The interictal discharges were dependent upon activation of non-NMDA excitatory amino acid receptors and were affected by but did not require NMDA receptor activation. Voltage clamp and current clamp recordings revealed abnormal bursts of low-amplitude action potentials in 36% of recorded neurons, while large, repetitive inhibitory potentials, mediated by GABAA, receptors, were recorded in 90% of the neurons. Thus, prominent findings in this model include abnormalities of both excitatory and inhibitory activity. Since these changes in neuronal excitability resulted from a localized physical injury, they may resemble the changes that occur in acute posttraumatic epilepsy. RESUME Les auteurs ont provoque in vitro, sur hemispheres isoles de cortex cerybral de tortue, des lesions focales, induites par le froid, ce qui leur a permis d'etudier les decharges epileptiques sur une preparation comprenant des circuits intracorticaux preserves. Les lesions par le froid ont entraine des decharges intercritiques et quelques evenements d'allure critique. Les decharges intercritiques dependaient de l'activation de recepteurs aux acides amines excitateurs non-MNDA, elles etaient affectees par l'activation des recepteurs au MNDA qui n'etait cependant pas necessaire. Des enregistrements en voltage clamp et en clamp courant ont mis en Yvidence des bouffees anormales de potentiels d'action de basse amplitude au niveau de 36% des neurones enregistres, alors que des potentiels inhibiteurs amples, repetitifs, medies par les recepteurs Gaba A, etaient enregistres sur 90% des neurones. Ainsi, des principales constatations sur ce modele comprennent des anomalies a la fois de l'activite excitatrice et de l'activite inhibitrice. Comme ces modifications de l'excitabilite neuronale sont la consequence d'une lesion physique localisee, elles peuvent ressembler aux modifications survenant dans l'epilepsie post-traumatique aigue. RESUMEN Se han producido lesiones focales por congelacion en corteza cerebral de hemisferios de tortuga, in vitro, lo que permite la investigacion de las descargas epileptiformes en una preparacion que mantiene los circuitos corticales intacctos. Las lesiones por congelacion produjeron descargas interictales y ocasionales, acontecimientos que semejaban ataques. Las descargas interictales eran dependientes de una activacion de los receptores de aminoacidos excitatorios no-NMDA y se afectaban por la NMDA pero no requerian la activacion del receptor. Los registros mediante una pinza de voltaje y una pinza de corriente revelaron brotes anormales de baja amplitud de los potenciales de accion en el 36% de las neuronas registradas mientras que en el 90% de las neuronas se registraron potenciales inhibitorios repetitivos y amplios mediados por los receptores GABAA. Asi pues los hallazgos prominentes en este modelo incluyen anomalias en ambas actividades, la excitatoria y la inhibitoria. Puesto que estos cambios en la excitabilidad neuronal son consecuencia de una lesion fisica localizada pueden ser semejantes a los cambios que ocurren en epilepsia aguda post-traumatica. ZUSAMMENFASSUNG Bei isolierten kortikalen Hemispharen von Schildkroten wurden fokale Gefrrierlasionen in vitro erzeugt, was die Untersuchung von epileptiformen Entladungen bei einem Praparat mit erhaltenen intrakortikalen Bahnen erlaubte. Die Gefrierlasionen fuhrten zu interiktalen Entladungen und glegentlichen anfallsahnlichen Ereignissen. Die interiktalen Entladungen hingen von der Aktivierung von non-NMDA exzitatorischen Aminosaurerezeptoren ab und wurden von der NMDA Rezeptor-Aktivierung beeinfluβt, ohne sie jedoch zu benotigen. Spannungs- und Stromklemmen-Registrierungen zeigten abnormale Ausbruche von niedrigamplitudigen Aktionspotentialen bei 36% der abgeleiteten Neurone, wahrend groβe repetitive inhibitorische durch GABA-Rezeptoren vermittelte Potentiale bei 90% der Neurone registriert wurden. Somit sind die wichtigsten Befunde bei diesem Modell Abnormitaten sowohl exzitatorischer als auch inhibitorischer Aktivitat. Da die Veranderungen in der neuronalen Erregbarkeit von einer umschriebenen physikalischen Verletzung herruhrte, konnen sie Veranderungen bei der akuten posttraumatischen Epilepsie ahneln.