Effects of Electrical Stimulation and Removal of Cerebellar Structures in an Experimental Model of Generalized Epilepsy

Summary: Electrical stimulation of the cerebellum has recently been proposed as a valid treatment of human epilepsy. The inhibitory role of cerebellar structures in experimental epileptic seizures has been stressed by many authors in recent years. However, since most of these studies were carried out on models of focal epilepsy, we investigated the possible inhibitory effect of cerebellar structures in an experimental model of generalized corticoreticular epilepsy, reproduced in the cat by large parenteral doses of penicillin. Twelve “chronic” animals were used to study the effects of electrical paleo‐ or neocerebellar stimulation and of cerebellar removal on bilaterally synchronous spike–wave discharges.‘The results of our investigation can be summarized as follows: (1) removal of cerebellar structures did not modify the frequency of the epileptiform discharges; (2) similar results were found after stimulation of the cerebellar hemisphere, as well as after low frequency stimulation of the culmen; (3) a mild and inconstant inhibitory effect was observed during paleocerebellar stimulation of brief duration at high frequency; (4) prolonged high frequency stimulation of the paleocerebellum with gradual voltage increases were more effective. Many doubts still remain concerning a clear, direct inhibitory effect of cerebellar structures on epileptic discharges in this feline model of generalized epilepsy. RÉSUMÉ La stimulation électrique du cervelet a été récemment proposeAe pour le traitement de Ľépilepsie chez Ľhomme. Le rôle inhibiteur des structures cérébelleuses sur les crises épileptiques expérimentales a eaté récemment démontré, mais sur des modéles Ďépilepsie focale principalement. C'est pourquoi nous avons entrepris Ďétudier ce rôle inhibiteur du cervelet sur un modèle expérimental Ďépilepsie généralisée corticoreticulaire par injection parentérale chez le chat de fortes doses de pénicilline. Nous avons utilisé 12 animaux “chroniques” pour apprécier les effets de la stimulation paléo et neocearébelleuse et de Ľablation cérébelleuse sur les décharges bilatérales et synchrones de pointe‐onde. Les résultats ont été les suivants: (1) Ľablation du cervelet ne modifie pas la fréquence des décharges; (2) la stimulation Ďun hemisphere cérébelleux, aussi bien que la stímulation à basse fréquence du culmen, sont également sans effet; (3) un effet inhibiteur léger et inconstant a été observe pendant une breve stimulation paléo‐cérébelleuse à haute fréquence; (4) la même stimulation, plus prolongée avec augmentation progressive du voltage est plus efficace. Aussi, de nombreux doutes subsistent en ce qui concerne un effet inhibiteur clair et direct des structures cérébelleuses sur les décharges épileptiques dans ce modèle Ďépilepsie généralisée féline. RESUMEN Recientemente se ha propuesto que la estimulación eléctrica del cerebelo constituye un tratamiento válido de la epilepsyía humana. En años recientes diversos autores han resaltado la propiedad inhibitoria de las estructuras cerebelosas en la epilepsyía experimental. Sin embargo, puesto que la mayoría de estos estudios se llevaron a cabo en modeíos de epilepsyía focal, nosotros hemos investigado el posible efecto inhibitorio de las estructuras cerebelosas en un modelo experimental de epilepsyía córtico‐reticular generalizada, realizado en el gato mediante dosis elevadas de penicilina parenteral. Para el estudio de los efectos de la estimulación eléctrica del páleo o neocerebelo, y de la exciseón del cerebelo, sobre las descargas de punta‐onda bilaterales y síncronas, se han utilizado 12 animates crónicos. Los resultados de nuestra investigateón se resumen como sigue: (1) la exicisión de estructuras cerebelosas no modified la frecuencia de las descargas epileptiformes; (2) resultados semejantes se obtuvieron tras la estimulación de un hemisferio cerebeloso; (3) se observó un ligero e inconstante efecto inhibitorio durante breves estimulaciones de alta frecuencia en el páleocerebelo; (4) la estimulación prolongada de alta frecuencia del páleocerebelo, con incrementos graduates de los voltajes, fue más efectiva; Todavía quedan muchas dudas por aclarar en lo que concierne a los efectos inhibitorios, que sean claros y directos, de las estructuras cerebelosas sobre las descargas epilépticas en este modelo felino de epilépsía generalizada. ZUSAMMENFASSUNG Die elektrische Stimulation des Kleinhirns wurde kürzlich als gültige Therapie der menschlichen Epilepsie vorgeschlagen. Die inhibitorische Rolle cerebellärer Strukturen bei experimentellen epileptischen Krämpfen wurde in den jüngsten Jahren von vielen Autoren betont. Da jedoch die meisten dieser Unter‐suchungen am Modell der fokalen Epilepsie durchgeführt wurden, untersuchten wir die mögliche inhibitorische Wirkung cerebellärer Strukturen an einem experimentellen Modell der generalisierten corticoreticulären Epilepsie, die bei der Katze durch große parenterale Dosen von Penicillin hervorgerufen wurde. An 12 “chronischen” Tieren wurde die Wirkung der elektrischen paleo‐oder neocerebellären Stimulation und der Entfernung cerebellärer Strukturen auf bilateral synchrone spike‐wave Entladungen gepruft. Die Ergebnisse unserer Untersuchung sind folgende: Die Entfernung cerebeUarer Strukturen modifizierte nicht die Frequenz der epileptiformen Entladungen. Ähnliche Resultate wurden nach Stimulation cerebellärer Hemisphären wie nach niederfrequenter Stimulation des Culmen gefunden. Ein milder und inkonstanter inhibitorischer Effekt wurde während einer kurzdauernden paleo‐cerebellären Stimulation mit hoher Frequenz beobachtet. Wirkungsvoller war eine verlängerte hochfrequente Stimulation des Paleocerebellums mit allmählichem Spannungsanstieg. Es bestehen weiterhin viele Zweifel über eine eindeutige direkt inhibitorische Wirkung cerebellärer Strukturen auf die epileptischen Entladungen in diesem Katzenmodell der generalisierten Epilepsie.