Generalized Penicillin Epilepsy in the Cat: Correlation Between Electrophysiological Data and Distribution of 14 C‐Penicillin in the Brain

SUMMARY Generalized bilaterally synchronous epileptic activity, often of a spike and wave type, can be induced in the cat either by intramuscular injection of large amounts of penicillin or by the diffuse application of a highly diluted penicillin solution to the cortex of both hemispheres. Subcortical (particularly thalamic) injections of penicillin do not reproduce this syndrome. Radioactive 14 C‐penicillin was used to study the distribution of penicillin in brain, CSF, and plasma obtained with these three modes of penicillin administration. The findings thus obtained were correlated with the electrographic data. Penicillin entered into brain tissue after intraniuscular injection and was fairly evenly distributed in cortical and subcortical gray matter. With diffuse cortical application, penicillin entry was negligibly small in all areas except the cortex. Thalamic injection of penicillin produced high concentration of the drug in the thalamus. Penicillin levels the cortex and CSF were always fairly high after these injections. More than half of these animals failed to develop any form of epileptic discharge. was unlike that seen in feline generalized peniciltamination of the cortex with penicillin on the side of the thalamic injection. The presence of penicillin in the thalamus produced a desynchronized EEG. This may the higher sensitivity of cortex to the diffuse action of penicillin when it is exposed to i t selectively by direct diffuse cortical application, as opposed to that observed after intramuscular injection where penicillin comes in contact with all levels of the CNS. including the thalamus. The epileptiform features of feline generalized penicillin epilepsy as manifested in the EEG depend primarily upon a cortical action of penicillin. RÉSUMÉ Une activitéépileptique généralises répartie été façon bilaterale et synchrone, revétant souvent L'aspect d'une pointe‐onde, peut‐être provoquée chez le chat par injection intramusculaire été grande quantitéété pénicilline ou par application diffuse sur le cortex des deux hémisphères d'une solution tres diluée été ce même produit. Les injections sous‐corti‐cales, notamment thalamiques, été pénicilline ne reproduisent pas ces grapho‐éléments. La pénicilline radioactive (C14) a été utilisée pour étudier la distribution été la pénicilline dans le cerveau, le liquide cephalo‐rachidien, et le plasma à la suite été ces trois types d'administration. Les données ainsi obtenues ont été comparées aux données EEGraphiques. Aprés injection intramusculaire, la pénicilline pénètre dans le cerveau et se répartit uniformément dans le cortex et la substance grise sous‐corticale. Après application corticale diffuse, la pénicilline se répartit presque exclusivement dans le cortex et sa pénétration sous‐corticale est négligeable. Après injection thalamique, la concentration été la penicilline est importante dans le thalamus mais elle se retrouve aussi, a des concentrations assez importantes, dans le cortex et le LCR. Moins été la moitie seulement des animaux ayant recu une injection thalamique ont présenté des décharges EEGraphiques épileptiques et celles‐ci étaient différentes été celles observées dans L'epilepsie penicillini‐que generalised du chat; il est possible que été telles decharges aient 616 provoquees par la contamination du cortex par la penicilline du c6te été L'injection intrathalamique. La presence été penicilline dans le thalamus produit une desynchronisalion été L'EEG. Ceci peut expliquer la plus grande sensibilite du cortex a Faction diffuse été la pénicilline quand il est sélective‐ment exposéà cette action par application corticale diffuse, contrairement à ce que Ton observe après injection intramusculaire qui met la pénicilline au contact été toutes les parties du cerveau, y compris le cortex et le thalamus. L'expression EEG été L'épilepsie pénicillinique généralisée du chat dépend done en premier lieu d'une action corticale été la pénicilline. RESUMEN Una actividad epiléptica generalizada y bilateral‐mente sincrona, frecuentemente del tipo punta‐onda, puede ser inducida en el gato mediante la inyección intramuscular été dosis muy elevadas été penicilina o con la aplicación en la corteza été ambos hemisferios été una solución altamente diluida été penicilina. Las inyec‐ciones subcorticales été penicilina, particularmente talamicas, no reproducen este sindrome. Para estudiar la distribución été la penicilina en cerebro, liquido cefalorraquideo y plasma con estas tres vias été adminis‐tración se ha utilizado penicilina radioactivada con 4 C. Los hallazgos asi obtenidos se correlacionaron con los conseguidos electrograficamente. La penicilina intramuscular penetró en el tejido cerebral distribuyen‐dose été modo uniforme en la sustancia gris cortical y subcortical. Aplicando la difusamente sobre la corteza, la penetración été la penicilina fue mimina en todas las zonas con la excepción été la corteza. Las inyecciones talamicas été penicilina produjeron altas concen‐traciones été la droga en el talamo. Los niveles été penicilina en la corteza y en el liquido cefalorraquideo eran considerablemente altos tras estas inyecciones. más été la mitad été estos animales no mostraron ningun tipo été descargas convulsivas. En los que si las tuvieron, la actividad epileptica no era comparable a la que se observa en la epilepsia felina generalizada pre‐cipitada por la penicilina y pudo ha ber sido producida por la contaminación été la corteza con penicilina en el lado été la inyeccibn talamica. La presencia été penicilina en el talamo produjo un EEG desin‐cronizado. Esio puede explicar la mayor sensibilidad été la corteza a la acción difusa été la penicilina cuando es expuesta selectivamente a la aplicación directa y difusa été penicilina en oposición a lo que se observa tras las inyecciones intramusculares. En estas condiciones la penicilina entra en contacto con todos los niveles del sistema nervioso central, incluyendo el talamo. Las caracteristicas epileptiformes été la epilepsia felina generalizada producida por la penicilina tal como se manifiestan en el EEG, dependen primordialmente été la acción cortical été la penicilina. ZUSAMMENFASSUNG Eine generalisierte bilaterale synchrone epileptische Aktivität–oft vom spike‐wave‐Typ–kann bei der Katze entweder durch intramuskuläre Injektion großer Mengen von Penicillin hervorgerufen werden oder durch die diffuse Verabfolgung einer stark verdunnten Penicillinlösung auf den Cortex beider Hemisphären. Subcorticale (besonders thalamische) Injektionen von Penicillin sind nicht in der Lage, dieses Syndrom zu erzeugen. Unter Anwendung dieser 3 Applikationsarten wurde die Verteilung von radioak‐tiv markierten C14 Penicillin im Gehirn, Liquor und Plasma untersucht. Die Ergebnisse wurden mit elek‐trographischen Daten korreliert. Nach intramuskularer Injektion gelangte Penicillin in das Hirngewebe und war ziemlich gleichmäßig im corticalen und subcorti‐calen Grau verteilt. Bei diffuser corticaler Verabfolgung fand sich Penicillin überwiegend im Cortex. Die Menge, die andere Hirnschichten erreichte, war zu vernachlässigen klein. Die thalamische Injektion von Penicillin rief hohe Konzentrationen des Medika‐ments im Thalamus hervor. Die Penicillinspiegel im Cortex und Liquor waren nach diesen Injektionen immer ziemlich hoch. Mehr als die Hälfte dieser Tiere entwickelte keinerlei Art epileptischer Entladungen. Bei den ubrigen Tieren entsprach die epileptische Aktivitat nicht derjenigen, die bei der generalisierten Penicillinepilepsie der Katze gesehen wird und konnte durch Kontamination des Cortex mit Penicillin auf der Seite der thafamischen Injektion verursacht worden sein. Die Anwesenheit des Penicillin im Thalamus rief eine Desynchronisierung des EEG hervor. Das mag die hohere Empfindlichkeit des Cortex gegeniiber der diffusen Einwirkung von Penicillin erklären, wenn er ihm selektiv durch direkte diffuse corticale Verabfolgung ausgesetzt ist. Im Gegensatz hierzu stehen die Beobachtungen nach intramuskulärer Injektion, wenn Penicillin in direkten Kontakt mit alien Schichten des Gehirns auch mit dem Thalamus kommt. Das epileptische Bild der generalisierten Penicillinepilepsie der Katze–wie es sich im EEG manifestiert–beruht primär auf dem Einfluß des Penicillins auf den Cortex.