Changes in Somatosensory Evoked Potentials During Kindling: Analogy to Learning Modifications

Summary: Cortical somatosensory evoked potential (SSEP) changes were studied during kindling of the right pericruciate cortex and in the right hippocampus in 7 cats. The test electric stimuli were delivered to left and right anterior paw. The ipsi‐ and contralateral SSEPs were averaged before kindling and about every 35th day during kindling. Paroxysmal epileptic discharges developed in all cats. The main consistent changes in all the SSEPs involved components N 2 ‐P 3 ‐N 3 i.e., those with latencies of 90–330 msec. Specifically we'noted (1) a gradual decrease in the duration and latency of the N 3 component (2) an increase in the slope of the P 3 ‐N 3 component and (3) a decrease in the duration and latency of the P 3 component. These changes were present in both hemispheres, ipsi‐ and contralateral to both right and left paw stimulation, though favoring the contralateral responses. The changes started to develop before the appearance of spontaneous epileptic activity and seem to be independent of the epileptogenic effect of kindling. Thus, during kindling two types of neuronal function modification seem to take place: epileptogenic and nonepileptogenic. The nonepileptogenic nature of kindling is discussed from the point of view that some forms of learning and kindling are based on similar neurophysiological processes, which lead to permanent neuronal bioelectrical changes. These plastic changes underlie the development of such processes as memory and epilepsy. The difference between these two processes may be in the disturbance of spatiotemporal distribution of coherence in neuronal ensembles. RÉSUMÉ Les modifications des potentiels évoqués corticaux somesthésiques (PES) ont étéétudiées durant I'em‐brasement (kindling) du cortex péricruciate droit et de l'hippocampe droit chez 7 chats. Les stimuli électriques ont été appliqués sur les pattes antérieures droite et gauche. Les PES ipsi et controlatéraux ont été moyennés avant I'embrasement et environ tous les 35 jours au cours de I'embrasement. Des décharges épileptiques paroxystiques se sont développées chez tous les chats. Les modifications les plus nettes de tous les PES concernaient les composantes N 2 ‐P 3 ‐N 3 , c'est‐à‐dire celles ayant des latences de 90 à 330 msec. Les auteurs ont observé plus précisément (1) une diminution graduelle de la durée et de la latence de N 3 , (2) une augmentation de la pente du composant P ;) ‐N : , et (3) une diminution de la durée et de la latence de P 3 . Ces modifications étaient présentes dans les deux hémisphères, ipsi et contralatérals aux stimulations des pattes droite et gauche, bien que plus marquées du côté contralatéral. Ces changements commençaient à se manifester avant l'apparition d'une activitéépileptiquès spontanee et semblaient etre independants de l'effet épileptogène de l'embrasement. Ainsi, au cours de I'embrasement, il semble que deux types de modifications de la fonction neuronale puissentse produire: épileptogène et non épileptogène. La nature non épileptogène de I'embrasement est discutée à partir du fait que certaines formes d'apprentissage et d'em‐brasement sont basées sur des processus neuro‐physiologiques semblables qui aboutissent à des modifications neuronales bioélectriques permanentes. Ces modifications plastiques sont à la base du développement de phénomènes tels que la mémoire et l'épilepsie. La différence entre ces deux processus peut dépendre d'un trouble de la distribution spatiotemporelle de la cohérence des ensembles neuronaux. RESUMEN Durante el condicionamiento (kindling) del cortex pericruciado derecho y del hipocampo derecho de 7 gatos se han estudiado las variaciones del potencial evocado de la corteza somato‐sensorial (SSEP). Los estimulos electricos se aplicaron a las patas anteriores derecha e izquierda. Los SSEP ipsi y contralaterales fueron promediados antes del kindling y cada 35 dias durante el condicionamiento. En todos los gatos se produjeron descargas epilépticas paroxisticas. Los cambios más consistentes en todos los SSEP se produjeron en los componentes N 2 ‐P. 3 ‐N :3 es decir, con latencias de 90 a 330 mseg. Especificamente se notó (l) una reducción gradual de la duración y de la latencia del componente N :3 (2) un aumento de la inclinación del componente P 3 ‐N :3 y (3) una disminución de la duración y de la latencia del componente P 3 . Estos cambios se observaron en ambos hemisferios, ipsi y contralateral, como respuesta a las estimulaciones de las patas derecha e izquierda aunque existia un pre‐dominio de las respuestas contralaterales. Los cambios se iniciaron antes de la aparición de la actividad epiléptica y parecen ser independientes del efecto epileptogénico del kindling. Asi, pues. durante el kindling. da la impresión de que se producen dos tipos de modificaciones de la función neuronal: epileptogénicas y no epileptogénicas. La naturaleza no epileptogénica del kindling es discutida desde el punto de vista de que algunas formas de aprendizaje o kindling se basan en procesos neurofisiológicos semejantes que conducen a cambios neuronales bioelećtricos permanentes. Estos cambios plasticos condicionan el desarrollo de procesos tales como la memoria o la epilepsyía. Las diferencias entre estos dos procesos pueden residir en trastornos de la distribución témporoespacial de la coherencia en los conjunctos neuronales. ZUSAMMENFASSUNG Die Veränderungen kortikaler somatosensorisch evozierter Potentiale (SSEP) wurden während des Kindelns des rechten Kortex (pericruciate Area) und des rechten Hippokampus bei 7 Katzen untersucht. Die elektrischen Teststimuli wurden der linken und rechten Vorderpfote gegeben. Die ipsi‐ und kon‐traleteralen SSEPs wurden vor dem Kindeln und etwa jeden 35. Tag während des Kindelns gemittelt. Parox‐ysmale epileptische Entladungen entwickelten sich bei alien Katzen. Die Hauptveränderungen bei alien SSEPs betrafen die Komponenten N 2 ‐P 3 ‐N :3 . das heißt solche mit Latenzen von 90 bis 330 ms. Spezifischer‐weise bemerkten wir eine allmähliche Verminderung in der Dauer und Latenz der N 3 ‐Komponente, einen Anstieg des Slopes der P 3 ‐N :3 Komponente und einer Abnahme der Dauer und Latenz der P 3 ‐Komponente. Diese Veränderungen waren in beiden Hemisphären zu finden, ipsi‐ und kontralateral durch Stimulation sowohl der rechten als der linken Pfote; allerdings wurden die kontralateralen Anworten bevorzugt. Die Veränderungen begannen sich zu entwickeln bevor spontane epileptische Aktivität erschien. sie schien unabhängig vom epileptogenen Effekt des Kindelns zu sein. Damit scheinen während des Kindelns zwei Typen neuronaler Funktionsveränderungen stattzufin‐den: Epileptogene und nicht epileptogene. Die nicht‐epileptogene Natur des Kindelns wird unter dem Gesichtswinkel diskutiert, daß sie eine Form des Lernens darstellt und das Kindeln auf ähnlich neurophysiologischen Vorgängen beruht, die zu per‐manenten neuronalen bioelektrischen Veränderungen führen. Diese Plastizität ist die Basis der Entwicklung solcher Vorgänge wie Gedächtnis und Epilepsie. Der Unterschied zwischen diesen beiden Prozessen können in der Störung der räumlich‐zeitlichen Verteilung der Kohärenz des neuronalen Ensembles liegen.