A Consideration of Feedback Mechanisms in the Genesis and Maintenance of Hippocampal Seizure Activity

SUMMARY Hippocampal seizure discharge was investigated in lightly anaesthetized cats using extracellular microelectrodes. The interrelationships of rapid transients, unit discharge and slow DC‐shifts were studied. The genesis of hippocampal seizure discharge seems to depend upon the development of a positive feedback mechanism consisting of the mutually reenforcing action of increased firing of the pyramidal cells and the development of a radial DC‐gradient with negativity in the basal layers. Such a system has no inherent stability and one would expect it to lead rapidly to massive cathodal inactivation and arrest of seizure activity. This outcome is, however, not the rule, because seizure activity becomes stabilized by the development of a negative feedback mechanism involving probably the recruitment of inhibitory neurons and perhaps also partial cathodal inactivation of nerve cells. The seizure discharge may become arrested by one of the following three mechanisms:1 Failure of synaptic transmission within mutually interconnected neurons of the epileptogenic pool; 2 Decay of the radial DC‐gradient (under natural conditions always resulting from factor (1)); 3 Massive cathodal inactivation of nerve cells leading to spreading depression.RÉSUMÉ Les décharges critiques de l'hippocampe sont enregistrées chez le chat légèrement anesthésié, à l'aide de micro‐électrodes extra‐cellulaires. L'étude porte sur les interrelations entre les décharges unitaires et les variations lentes de potentiel. Les décharges critiques de l'hippocampe semblent dépendre du développement d'un mécanisme de “feedback” positif constitué par l'action mutuellement renforcée de la décharge progressivement croissante des cellules pyramidales et du développement d'un gradient “radial” de potentiel continu avec négativité dans les couches basales. Un tel système ne possédant aucune stabilité inhérente, on pourrait s'attendre a ce qu'il aboutisse rapidement à une inactivation cathodique massive et à un arrêt de la décharge critique. Une telle évolution n'est cependant pas la règle car l'activité critique se stabilise sous l'effet du développement d'un mécanisme de “feedback” négatif intéressant probablement le recrutement de neurones inhibiteurs et peut‐être aussi une inactivation cathodique partielle de cellules nerveuses. La décharge critique peut s'interrompre sous l'effet d'un des trois mécanismes suivants:1 Défaut de transmission synaptique dans les neurones mutuellement interconnectés d'un “pool”épileptogène; 2 Diminution du gradient “radial” de potentiel continu (sous l'effet de conditions naturelles résultant toujours du mécanisme (no. 1)); 3 Inactivation cathodique massive des cellules nerveuses aboutissant à une “spreading‐depression”.