Purkinje Cell Responses to a Cerebral Penicillin‐Induced Epileptogenic Focus in the Cat

Summary: A penicillin focus was induced in the postcruciate region of the cerebral cortex of the cat. Analyzing the Purkinje cell unit responses to consecutive interictal paroxysms, 60% of the cells studied (total number, 148) were found to respond with activation and 25%, with deactivation; the others were not uniform in their responses. These different response patterns were attributed to the high patchy topographic relation between the cerebral cortex and the cerebellar system as well as to the two basic patterns of neural activity, which are generated in the epileptic focus (activation), and its periphery (inhibition). The climbing fiber response to the interictal paroxysms was observed in only 41% of the Purkinje cells of the tuber vermis. This was interpreted as an interference of the epileptic interictal propagation at the inferior olivary complex level. An increase in the simple action potential discharge frequency was found during the ictal phase in intermedial regions of the cerebellar cortex in contrast with the more lateral regions, which showed a decrease; this pattern was inverted during the postictal depression phase. A tentative explanation is made relative to the different functions of the intermedial and lateral cerebellum. During ictal and postictal depression phases, no significant changes were found in the climbing fiber activity. RÉSUMÉ Un foyer a été induit par la pénicilline dans la région du cortex cérébral postérieur chez le chat. l'analyse des réponses unitaires des cellules de Purkinje induites par les paroxysmes intercritiques a montré que 60% des cellules étudiées (148 au total) répondaient par une activation et 25% par une “déactivation”; les autres n‘étant pas constantes dans leurs réponses. Ces différents modes de réponse s'expliquent à la fois par les relations topographiques en mosaïques qui unissent le cortex cérébral au systeme cérébelleux et par les deux modes fondamentaux d'activite d'un foyer épileptique, à savoir activation en son centre et inhibition à la périphéric. La réponse des fibres grimpantes aux paroxysmes intercritiques fut observée pour 41% des cellules de Purkinje du vermis tuber. Ceci a été inter‐prété comme reflétant la propagation au complexe olivaire inférieur des ondes épileptiques intercritiques. Une augmentation de la fréquence de décharge des potentiels d'action simples fut observée durant la phase critique dans les régions intermédiaires du cortex cérébelleux par opposition aux régions plus lat‐érales qui montraient une diminution; ce mode de décharge s'inversait durant la phase de dépression post‐critique. Une tentative d'explication est avancée relative aux différentes fonctions du cervelet intermediate et latéral. Durant les phases de dépression critique et intercritique l'activité des fibres grimpantes ne manifeste aucun changement significatif. RESUMEN Se produjo un foco penicilinico en el gyrus post‐cruciatus de la corteza cerebral del gato. Analizando las respuestas unitarias de celulas de Purkinje (CP) a paroxísmos interictales consecutivos, se encontró que de 148 células consideradas, 60% respondieron con activación, 25% con desactivación, y las otras no tuvieron una respuesta uniforme. Estos diferentes tipos de respuesta se atribuyeron a la alta relación parcelaria entre la corteza cerebral y el sistema cere‐beloso, asf como también a los dos tipos básicos de respuesta neuronal generados en el foco epiléptico (excitación) y su periferia (inhibición). La respuesta trepadora a los paroxismos interictales fué observada sólo en 41% de las células de Purkinje del tuber vermis. Esto se interpretó como una interferencia de la propagación epiléptica interictal a nivel del núcleo de la oliva inferior. Durante la fase ictal, en regiones in‐termedias de corteza cerebelosa, se encontró un in‐cremento en la frecuencia de descarga de potenciales de acción simples de las CP, en contraste con las regiones laterales, en las cualas se observó un decre‐mento. Estos patrones se invirtieron durante la fase de depresión postictal. Una explicación tentativa se hizo considerando las diferencias funcionales de cerebelo lateral y cerebelo intermedio. Durante estas dos fases no se encontraron cambios significativos en la ac‐tividad trepadora. ZUSAMMENFASSUNG Ein Penicillin‐Fokus wurde in die regio postcruciata im cerebralen Kortex der Katze gesetzt. Analysiert man die Purkinjezcell‐Antworten auf konsekutive in‐teriktale Paroxysmen so zeigt sich, daß 60% der unter‐suchten Zellen (Gesamtanzahl 148) mit einer Ak‐tivierung, 25% mit einer Deaktivierung antworteten; die anderen verhielten sich uneinheitlich. Diese un‐terschiedlichen Antwortmuster wurden der flec‐kenhaften topographischen Beziehung zwischen cere‐brälem Kortex und cerebellären Systemen ebenso zugeordnet wie den beiden Basismustern der neuralen Aktivitat, die im epileptogenen Fokus (Aktivierung) und in seiner Peripherie (Hemmung) gebildet werden. Die Antwort des Kletterfasern auf die interiktalen Paroxysmen wurden nur bei 41% der Purkinje‐Zellen des tuber vermis beobachtet. Dieses Verhalten wurde als Interferenz der epileptischen interiktalen Prop‐agierung im Niveau des unteren Olivenkomplexes in‐terpretiert. Während der iktalen Phase zeigten die in‐termedialen Regionen des cerebellären Kortex eine Zunahme in der Entladungsfrequenz der einfachen Aktionspotentiale. Das stand im Gegensatz zu dem Verhalten der eher lateralen Regionen, die eine Ab‐nahme erkennen lieBen; dieses Muster wurde während der postiktalen Depression umgekehrt. Eine vor‐sichtige Erklärung hinsichtlich der intermedialen und lateralen Kleinhirnteile wird versucht. Wahrend ik‐taler und postiktaler Depression zeigten sich keine signifikanten Änderungen in der Aktivität der Kletterfasern.