Spontaneous Rhythmic Synchronous Activity in Epileptic Human and Normal Monkey Temporal Lobe

Summary: Intracellular recordings were obtained from neurons in tissue taken from human epileptic temporal lobe and normal monkey hippocampus. Using the in vitro slice preparation, we confirmed that spontaneous rhythmic synchronous events (SRSEs) were predominantly found in cells of mesial temporal lobe. These synaptic‐like events appeared to be mediated by a GABAergic mechanism, since they were blocked by bicuculline. An interneuron‐like cell type was found which discharged in a burst pattern in parallel with SRSE occurrence in pyramidal neurons. Burst discharges were graded and excitatory postsynaptic potential (EPSP)‐triggered; all‐or‐none paroxysmal depolarizations were extremely rare. These features of SRSE activity suggest that population synchrony in this tissue is largely dependent on local inhibitory interneuronal circuitry. SRSEs were found in normal monkey hippocampus as well as in mesial tissue from human epileptic temporal lobe. This result indicates that SRSEs are not a direct reflection of tissue epileptogenicity. However, the circuitry underlying SRSEs may be important in the determination of tissue seizure susceptibility, since it provides a substrate for cell synchronization. RÉSUMÉ Nous avons enregistré l'activité intracellulaire de neurones prélevés dans le lobe temporal de patients épileptiques et dans l'hippocampe de singes normaux. Sur les préparations de lames in vitro, nous avons confirmé que les activités rythmiques synchrones spontanées (ARSS) se trouvent principalement dans les cellules de la partie mésiale du lobe temporal. Ces activités d'allure synaptique semblent médiées par un mécanisme GABAergique, car elles sont bloquées par la bicuculline. Nous avons constaté l'existence de cellules de type interneurones qui présentent des décharges dont l'organisation se révèle parallèle à celle des ARSS des neurones pyramidaux. Les décharges en bouffées sont progressives et déclenchées par les PEPS. Les dépolarisations paroxystiques de type tout ou rien sont extrěmement rares. Ces aspects d'ARSS suggèrent que la synchronie est en grande partie dépendante, dans ces tissus, des circuits inter‐neuronaux inhibiteurs locaux. Des ARSS ont été trouvés dans l'hippocampe de singes normaux comme dans la partie mésiale du lobe temporal de patients épileptiques. Ceci montre que les ARSS ne reflètent pas directement le caractère épileptogène d'un tissu. L'organisation des circuits neuronaux qui sous‐tendent l'ARSS peut cependant se révéler importante pour la détermination de la prédisposition épileptique tissulaire, car cette organisation fournit une base à la synchronisation cellulaire. ZUSAMMENFASSUNG Intrazelluläre Ableitungen von Neuronen aus Geweben, des Temporallappens des epileptischen Menschen und dem Hippo‐kampus des gesunden Affen wurden aufgezeichnet. Mit Hilfe der in vitro Schnittpräparation bestätigten wir, daß die spontanen rhythmischen synchronen Ereignisse (SRSEs) vorwiegend in Zellen des mesialen Temporallappens gefunden wurden. Diese Synapsen‐ähnlichen Ereignisse scheinen durch einen Gabaergischen Mechanismus vermittelt zu werden, denn sie wurden durch Bicucullin blockiert. Ein interneuronen‐ähnlicher Zelltyp wurde gefunden, der in einem burst‐Muster parallel zum SRSE‐Auftreten in pyramidalen Neuronen entlud. Die burst‐Entladungen waren abgestuft und EPSP‐getriggert. Alles‐oder‐nichts paroxysmale Depolarisierungen waren extrem selten. Diese Art der SRSE Aktivität läßt verstehen, daß die Synchronie in diesem Gewebe in hohem Maße von den lokalen, inhibitorischen inter‐neuronalen Kreisen abhängt. SRSEs wurden im Hippokampus des gesunden Affen ebensosehr wie im mesialen Gewebe des Temporallappens des epileptischen Menschen gefunden. Dieses Ergebnis zeigt, daß SRSE kein direktes Anzeichen einer Epileptogenität des Gewebes darstellt. Allerdings können die den SRSE unterlagerten Kreisläufe wichtig für die Bestimmung der Anfallssuszeptibilität sein, denn sie stellen ein Substrat für die Synchronisation der Zellen dar.