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.

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. RESUME Cette etude avait pour but de determiner si les modeles ac-tuels d'epilepsie feline pour le Petit Mal (epilepsie systdmique induite par la penicilline) ou l'epilepsie temporale (embrasement amygdalien) ressemblent effectivement a la pathologie humaine en ce qui concerne les perturbations des etats de veille et de sommeil, la dependance des crises et de la susceptibilite au transfert des crises par rapport a ces etats. Ces variables ont eteetudiees chez 24 chats lors d'enregistrements polygraphiques de 6 heures avant et pendant l'exposition aux 2 modeles experimentaux 12 chats ont recu 300,000 ou 400,000 Ul/kg de penicilline IM avant embrasement; 12 chats ont subi un embrasement avant stimulation par la penicilline. Nos resultats furent les sui-vants: (1) La penicilline augmente le sommeil lent leger et la somnolence, pendant lesquels l'activite de pointes-ondes fut la plus importante. Les convulsions generalisees tonico-cloniques se produisirent surtout lors de la somnolence suivant le reveil du sommeil lent. (2) L'embrasement a entraine plus de sommeil lent profond que la penicilline; la susceptibilite aux crises generalisees tonico-cloniques apres embrasement est maximale durant le sommeil lent profond, surtout pendant les periodes de transition vers le sommeil paradoxal. (3) La penicilline n'influence pas les troubles du sommeil ou la susceptibilite aux crises apres embrasement; l'embrasement interfere avec les crises generalisees tonico-cloniques induites par la penicilline, le sommeil lent et les troubles du sommeil. Globalement, ces constatations suggerent que les deux modeles provoquent des perturbations veille/som-meil differentes et une relation differente entre crises et etat de veille/sommeil. Ces differences ressemblent aux phenomenes cliniques humains et ont sans doute contribuea l'etablissement de l'analogie. L'embrasement constitue un modele chronique, avec anomalies persistantes du sommeil et des crises, qui differe de l'epilepsie a la penicilline. La penicilline fournit un modele aigu avec perturbation transitoire du sommeil et des crises, ce qui peut expliquer I'absence de transfert entre penicilline et embrasement. RESUMEN El objetivo de este estudio ha sido determinar si los modelos felinos actuales de pequeno mal (epilepsia producida por penici-lina sistemica) o de epilepsia temporal (previo eondicionamiento de la amigdala, “kindling”), semejan a transtornos epilepticos humanos con respecto a las alteraciones del sueno y vigilia, el estado de dependencia de los ataques y la transferencia de la susceptibilidad epileptica. Estas variables han sido examinadas mediante registros poligraficos de 6 horas de duracion 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 administration de penicilina. Los resul-tados fueron: (1) La penicilina incremento las ondas lentas del sueno ligero (SWS) y la somnolencia durante la cual la actividad punta-onda lenta (SW) fue maxima. Se observaron ataques gen-eralizados tonico-clonicos (GTCs) que ocurrieron predominan-temente durante la somnolencia, despues del despertar, de la fase SWS. (2) El “kindling” produjo SWS mas profundas que la penicilina; la susceptibilidad a GTCs condicionada aumento durante las SWS profundas, especialmente en transition con la fase de sueno de movimientos oculares rapidos (REMS). (3) La penicilina no influencio los trastornos subsiguientes del sueno 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 sueno. 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 modelo cronico que produce anomalias en los ataques y en la persistencia del sueno que difieren de la epilepsia penicilinica y pueden haber condu-cido a una reduction de su utilization. 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. ZUSAMMENFASSUNG Das Ziel der Studie war es festzustellen, ob die ublichen Katzen-Modelle von Petit-mal (systemische Penicillin-Epilepsie) oder Temporallappenepilepsie (Amygdala-Kindling) menschli-chen Anfallserkrankungen ahnelt bezuglich Storungen im Schlaf-Wachzustand, Abhangigkeit der Anfalle vom Schlafsta-dium und Veranderungen der Anfallsempfindlichkeit. Diese Var-iablen wurden in 6-stundigen polygraphischen Aufzeichnungen bei 24 Katzen vor und wahrend 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 erhoht den leichten slow wave sleep (SWS) und die Mudigkeit, wahrend welcher die spike wave Aktivitat (SW) am hochsten war. Generalisierte tonisch-klonische Anfalle (GTC) ereigneten sich vornehmlich bei Mudigkeit nach Erwachen aus SWS. 2. Kindling forderte tiefen SWS mehr als Penicillin; ebenso, die Empfindlichkeit fur ‘kindled GTC peak’ im tiefen SWS, besonders beim Ubergang zum REM-Schlaf. 3. Penicillin beeinfluste nicht nachfolgende Storungen oder Anfallsempfindlichkeit wahrend des Kindlings; Kindling hemmte jedoch peni-cillin-induzierte GTCs, SW-Aktivitat und Schlafstorungen. Insgesamt lassen die Befunde bestimmte Schlafstadienstorungen und stadienabhangige Anfallsprofile in den beiden Modellen ver-muten. Diese Unterschiede verlaufen den menschlichen Ana-logen parallel und konnten bei den Transference-Ergebnissen mitgewirkt haben. Kindling ist ein chronisches Modell mit per-sistierenden Schlaf- und Anfallsabnormitaten, das sich von der Penicillin-Epilepsie unterscheidet und sie verdrangen kann. Penicillin-Epilepsie bedeutet ein Akutmodell mit vorubergehender Schlafstadien- und Anfallsstorung–ein Befund, der fur das Fehlen von Penicillin-Transference auf das Kindling verantwort-lich sein konnte.