Increased Synaptic Excitability in the Genesis of Seizures

SUMMARY To investigate the alterations in synaptic excitability during the development of seizures, test stimuli were applied to the VPL nucleus of the thalamus which elicited relayed discharges in the pyramidal tract and evoked potentials on the surface of the sensorimotor cortex of the cat. When ipsilateral conditioning cortical stimuli preceded by 6.5–150 msec the thalamic stimuli, they inhibited the relayed discharges of PT cells and depressed the surface responses evoked by the thalamic stimuli. Comparable transcallosal stimulation had the same depressing effect on both of these responses. This inhibitory effect of the cortical stimulation on the responses evoked by the thalamic stimuli was not attributable to depressed excitability of subcortical structures. When seizures were induced by the topical application of pentylenetetrazol or strychnine to the ipsilateral sensorimotor cortex, or were propagated from seizures similarly initiated on the side contralateral to the side of thalamic stimulation, the pyramidal tract and surface responses evoked by thalamic stimuli were increased and conditioning cortical and transcallosal stimuli no longer effectively inhibited these responses. This demonstrated the increased synaptic excitability at the onset of the seizures. When there developed frequent recurrent paroxysmal discharges, the effects of thalamic stimuli were unpredictable. RÉSUMÉ Dans le but de rechercher les altérations de l'excitabilité synaptique, des stimuli‐tests ont été appliqués au niveau du noyau VPL pendant le développement de crises. Ceux‐ci engendraient des déharges relayant au niveau du faisceau pyramidal et évoquaient des potentiels à la surface du cortex sensori‐moteur chez le chat. Quand les stimuli conditionnants corticaux ipsilatéraux précédaient de 6.5–150 msec les stimulations thalamiques elles inhibaient les décharges relayées des cellules PT et déprimaient les réponses de surface évoquées par les stimulations thalamiques. Des stimulations comparables transcallosales avaient le même effet dépresseur sur les deux types de réponse. Cet effet inhibiteur de la stimulation corticale sur les réponses évoquées par des stimulations des noyaux thalamiques ne pouvaient être attribuées à une diminution de l'excitabilité des structures sous‐corticales. Quand des crises ont été induites par l'application locale de cardiazol ou de strychnine sur le cortex sensori‐moteur ipsilatéral, ou étaient dues à la propagation de crises prenant leur point de départ du côté contralatéral à la stimulation thalamique, les réponses évoquées au niveau du tractus pyramidal ou les réponses de surface obtenues par stimulation thalamique étaient augmentées et les stimulations conditionnantes corticales et transcallosales n'avaient plus d'effet inhibiteur sur les réponses. Ceci démontre l'existence d'une augmentation de l'excitabilité synaptique au début des crises. Quand des décharges paroxystiques apparaissaient fréquemment de façon recurrente, les effets des stimulations thalamiques étaient imprévisibles.