The Influence of Light Stimulation on Subcortical Potentials Evoked by Single Flashes in Photosensitive Papio papio

Summary: Visual evoked potentials (VEPs) from the fron‐torolandic (FR) cortex and from subcortical nuclei (colliculi superioris, pulvinar, corpori geniculati lateralis, centrum medianum, ventralis lateralis) and from pontine reticular formation were analyzed in Papio papio monkeys rendered photosensitive by a subconvulsant dose of allylglycine. The VEPs induced by single flashes were compared statistically with those induced by flashes preceded by trains of intermittent light stimulation (ILS). This latter mode of stimulation provoked the appearance of paroxysmal VEPs (PVEPs) in the FR cortex with the same morphology as the spikes and waves induced in this area by the ILS. The aim of our research was to provide evidence for the possible implication of the subcortical structures which we have studied in the elaboration of PVEPs and thus of spikes and waves. The VEPs recorded at the thalamic and pontine levels were modified when PVEPs were present. These modifications varied according to the site, but subcortical VEPs were never paroxysmal. In structures with visual functions (colliculi superioris, corpori geniculati lateralis), the VEPs were modified by the ILS, but showed more marked changes when PVEPs were present. Thus, these structures may contribute to the genesis of PVEPs. In the other structures (centrum medianum, ventralis lateralis, and pontine reticular formation), modifications of the VEPs occurred only when PVEPs were present. Thus, these structures would be only secondarily involved. We also present preliminary results concerning the effects of lesioning the pulvinar and the ventralis lateralis on the susceptibility of the FR cortex to produce spikes and waves during ILS. Since this susceptibility returned fully a week after a bilateral lesion of the pulvinar, this nucleus does not appear to exercise a direct action in the elaboration of FR PVEPs. A lesion of the ventralis lateralis diminished the epileptogenic susceptibility of the FR cortex without blocking it completely. This effect probably arises because the nucleus ventralis lateralis projects to a cortical area (area 4) where PVEPs and spikes and waves predominate. RÉSUMÉ Chez les singes Papio papio rendus photosensibles par Taction d'une dose subconvulsivante d'allylglycine, nous avons analysé les potentiels évoqués visuels (PEV) recueillis au niveau du cortex fronto‐rolandique (FR), ainsi qu'au niveau de structures sous‐corticales (colliculus supérieur, pulvinar, corps genouillé latéral, centre médian, ventral latéral, formation réticulaire pontique). Les PEV induits par des éclairs isolés ont été comparés statistiquement à ceux induits par des éclairs précédés de trains de stimulation lumineuse intermittente (SLI); ce dernier mode de stimulation provoque l'apparition, au niveau du cortex FR, de PEV paroxystiques (PEVP) ayant la měme morphologie que les pointes‐ondes induites à ce niveau par la SLI. Le but du présent travail était de mettre en évidence l'implication éventuelle des structures sous‐corticales étudiées dans l'élaboration des PEVP, et done dans celle des pointes‐ondes. Les PEV enregistrés aux niveaux thalamique et pontique sont modifiés en présence de PEVP FR. Ces modifications se font de façon différente selon les structures, mais les réponses sous‐corticales ne sont jamais paroxystiques: au niveau de structures ayant des fonctions visuelles (genouillé latéral, colliculus supérieur), les PEV sont déjà modifiés sous l'effet de la SLI, mais plus encore lorsque les PEVP sont presents; ces structures peuvent done ětre impliquées dans la génèse des PEVP Au niveau des autres structures (centre médian, ventral latéral et formation réticulaire pontique), les modifications des PEV se produisent exclusivement sous l'effet de l'apparition des PEVP; ces dernières structures seraient done secondairement impliquées. Par ailleurs, les effets de la lésion de certains noyaux sur la susceptibilité du cortex FR à faire des pointes‐ondes pendant la SLI ont été analysés. Les résultats préliminaires concernent des lésions du pulvinar et du noyau ventral latéral. Cette susceptibilité ayant récupéré une semaine aprés la lésion bilatérale du pulvinar, ce noyau n'exercerait pas une action directe dans l'élaboration des PEVP FR. En revanche, la lésion du ventral latéral diminue effectivement la susceptibilitéépileptogène du cortex FR, sans la bloquer complètement; ce noyau serait done impliqué, probablement parce que l'aire corticale de projection de ce noyau (aire 4) est comprise à l'intérieur du territoire où prédominent les PEVP et les pointes‐ondes. RESUMEN En monos Papio papio, convertidos en animates fotosensibles mediante una dosis subconvulsiva de alilglicina, se han analizado los potenciales visuales evocados (VEPs) en la corteza fronto‐rolandica (FR) y en los colículos superiores, pulvinar, cuerpos geniculados laterals, centro mediano, nucleo ventral lateral y en la formación reticular pontina. VEPs inducidos por un destello luminoso único se compararon estadísticamente con los inducidos por destellos precedidos de trenes de estimulación luminosa intermitente (ILS). Este último modo de estimulación provocó la aparición de VEPs paroxísticos (PVEPs) en la corteza FR con la misma morfología que las puntas y las ondas inducidas en esta zona cerebral mediante la ILS. El propósito de nuestra investigatión consistía en producir evidencia acerca de la posible participatión de las estructuras subcorticales que hemos estudiado, en la elaboración de los PVEPs y por lo tanto en las puntas y ondas lentas. Los VEPs registrados a nivel del tálamo y de la protuberancia se modificaron cuando los PVEPs aparecían. Estas modificaciones variaban de acuerdo con el lugar, pero los VEPs subcorticales nunca fueron paroxísticos. En las estructuras con funciones visuales (colículos superiores, cuerpos geniculados laterales) los VEPs fueron modificados por la ILS, pero mostraron cambios mucho más intensos cuando los PVEPs aparecían. Así pues, estas estructuras pueden contribuir a la generación de los PVEPs. En las otras estructuras (centro mediano, núcleo ventral lateral y formación reticular pontina) las modificaciones de los VEPs ocurrían solamente cuando los PVEPs aparecían. Por lo tanto estas estructuras participarían solamente de modo secundario. También presentamos en esta comunicación resultados preliminares sobre los efectos de las lesiones del pulvinar y del núcleo ventral lateral sobre la susceptibilidad de la corteza FR para producir complejos punta‐onda lenta durante la ILS. Puesto que esta susceptibilidad desapareció completamente una semana después de la lesión bilateral del pulvinar, se deduce que este núcleo no parece ejercer una acción directa en la elaboración de los PVEPs en la FR. Una lesión del núcleo ventral lateral disminuyó la susceptibilidad epileptogénica de la corteza FR sin bloquearla completamente. Este efecto probablemente se debe a que el núcleo ventral lateral tiene proyecciones al área 4 cortical donde los PVEPs y los complejos puntaonda lenta predominan. ZUSAMMENFASSUNG Analyse visuell evozierter Potentiale (VEP) vom fronto‐rolandischen Kortex (FR), von subkortikalen Kernen (colliculus superior, pulvinar, corpora geniculata laterales, centrum medianum, ventralis lateralis) und von der pontinen formatio reticularis beim Papio papio, der durch subkonvulsive Dosen von Allylglycin fotosensibel gemacht wurde. Die durch Einzelblitze hervorgerufenen VEP wurden statistisch mit denen verglichen, die auf Einzelblitze folgten, denen Strecken einer intermittierenden Lichtstimulation (ILS) vorgeschaltet waren. Die letztere Modalität rief paroxysmale VEP (PVEP) im FR‐Kortex hervor, die die gleiche Morphologie zeigten wie spikes and waves, die durch ILS in dieser Gegend auszulösen waren. Das Ziel unserer Untersuchung wares, Hinweise für die mögliche Implikation subkortikaler Strukturen zu finden, die in der Auslösung von PVEP und damit von spikes and waves untersucht wurden. Die VEP, die thalamisch und pontin abgeleitet werden konnten, waren in Gegenwart von PVEP modifiziert. Diese Modifikation variierte mit der Lokalisation; subkortikale VEP traten niemals paroxysmal auf. In Strukturen mit Sehfunktionen (colliculus superior corpus geniculatum lateralis) wurden die VEP durch ILS modifiziert, zeigten aber deutlichere Veränderungen in Gegenwart von PVEP. Also könnten diese Strukturen zur Genese der PVEP beitragen. In den anderen Strukturen (centrum medianum, nucl. ventralis lateralis und der pontinen formatio reticularis) traten Modifikation der VEP nur in Gegenwart von PVEP auf. Damit scheinen diese Strukturen nur sekundär beteiligt zu sein. Wir zeigen auch vorläufige Ergebnisse zur Auswirkung von Läsionen des Pulvinar und des Ventralis lateralis auf die Bereitschaft des FR‐Kortex, spikes und waves während ILS zu produzieren. Du sich seine Empfindlichkeit eine Woche nach bilateraler Läsion des Pulvinar voll zurückbildete, scheint dieser Kern keine direkten Bedetng auf die Auslösung von PVEP im FR zu besitzen. Eine Läsion des Ventralis lateralis verminderte die epileptogene Bereitschaft des FR‐Kortex ohne sie vollständig zu blockieren. Diese Wirkung hängt wahrscheinlich damit zusammen, daß der Nuleus entralis lateralis seine Projektionsbahnen zur kortikalen Area 4 entsendet, wo PVEP und spikes and waves prädominieren.