Generalized Convulsions Induced by Pentylenetetrazol in the Cat: Participation of Forebrain, Brainstem, and Spinal Cord

Summary: The respective capabilities of forebrain, brainstem, and spinal cord to generate seizures in response to intravenous pentylenetetrazol (PTZ) were determined in intact, precollicular, and spinal cord transected (C2‐C3) cats. Threshold doses for the induction of generalized EEG seizures were similar, approximately 26 mg/kg, in all groups, but only in intact cats was this associated with generalized clonic convulsions. In'cats with precollicular transection, in spite of an unchanged EEG seizure threshold, induction of convulsions required on average 63 mg/ kg of PTZ. They consisted of generalized tonic contractions. In cats with spinal cord transection, convulsions began with a mean dose of 167 mg/kg of PTZ. They consisted of bilateral, frequently asynchronous jerks, although tonic contractions were also observed. These experiments show widespread central nervous system (CNS) sensitivity to PTZ, and demonstrate that (a) ictal EEG activity in the forebrain, normally associated with clonic convulsions, may occur independently from brainstem influence; (b) clonic convulsions in intact cats likely originate from the forebrain with little contribution from the brainstem; and (c) the brainstem and spinal cord can induce tonic and predominantly clonic seizures, respectively, at PTZ levels exceeding those required to induce seizures in intact cats. RESUMEN La capacityé relative de l'encéphale, du tronc cérébral et de la moelle épinière à générer des crises en réponse à l'injection intraveineuse de pentylènetétrazol (PTZ) a été déterminée chez le chat intact, aprés section précolliculaire et spinale (au niveau C2‐C3). L'induction de crises EEG généralisées a nécessité des doses similaires de PTZ dans les différents groupes d'animaux, soit environ 26 mg/kg. Pour cette dose, seuls les chats intacts ont présenté des convulsions généraliséea cloniques. Chez les chats avec section précolliculaire l'induction de convulsions a nécessité en moyenne 63 mg/kg de PTZ. Ces convulsions ont consists en des contractions toniques généralisées. Chez les chats avec section spinale des convulsions ont été observérs pour une dose moyenne de 167 mg/kg de PTZ. Elles ont consisté en des contractions cloniques bilatérales fréquemment asynchrones, mais des contractions toniques ont également été notées. Ces expériences révélent une sensibilityé au PTZ de tous les niveaux du système nerveux central. Elles démontrent que (a) l'activité critique EEG, normalement associee a des convulsions cloniques, peut survenir indépendamment de l'influence du tronc cérébral; (b) les convulsions cloniques observées chez le chat intact naissent au niveau encéphalique; (c) le tronc cérébral et la moelle épinière sont à l'origine de convulsions respectivement toniques et principalement cloniques, à des doses de PTZ plus élevées que celles requises pour l'induction de crises chez le chat intact. RESUMEN Se determineó la respectiva capacidad de los hemisferios cerebrales, tallo cerebral y médula espinal, de generar crisis con‐vulsivas, en gatos intactos y con secciones a nivel precolicular y de médula espinal (C2‐C3), en respuesta a la inyección intravenosa de pentilentetrazol (PTZ). Las dosis necesarias para la in‐ducción de crisis electroencefalográficas generalizadas, fué similar para todos los grupos, aproximadamente 26 mg/Kg, pero unicamente en los gatos intactos se asoció a convulsiones clónicas generalizadas. En los gatos con sección precolicular a pesar de tener la misma dosis umbral para la crisis electroencefalografica, se requireó en promedio 63 mg/Kg de PTZ, para producir convulsiones consistentes en contracciones tónicas. En el grupo con sección medular, las convulsiones se observaron con dosis promedia de 167 mg/Kg de PTZ y consistieron en contracciones bilaterales, frecuentemente asincrónicas; sin embargo, se observaron contracciones tónicas. Este experimento mostró una extensa sensibilidad de todos los niveles del SNC al PTZ y demostró que: (a) la actividad ictal electroencefalográfica en los hemisferios cerebrales, normalmente asociada a convulsiones clónicas. puede ocurrir independientemente de la influencia del tallo cerebral; (b) las convulsiones clónicas en los gatos intactos, parecen originarse en los hemisferios cerebrales, con poca contribution del tallo cerebral; (c) el tallo cerebral y la médula espinal pueden producir, respectivamente, crisis tónicas y predominantemente clonicas, a niveles de PTZ que exceden aquellos requeridos para producir convulsiones en gatos intactos. ZUSAMMENFASSUNG An Hand von Experimenten bei intakten Katzen und solchen bei welchen die Neuraxis entweder präcollicular oder auf der Höhe des Halsrückenmarks (C2‐C3) durchschnitten war, wurde ermittelt ob das Vorderhirn, der Hirnstamm und das Rücken‐mark separat fähig sind auf intravenöse Pentylentetrazol (PTZ) Injektion Krampfanfälle zu erzeugen. Schwellenwertsdosen für die Auslösung generalisierter Anfallsentladungen im EEG waren in alien drei Gruppen ähnlich und betrugen im Durchschnitt 26 mg/kg, jedoch nur bei intakten Kätzen gingen diese mit generalisierten klonischen Krämpfen einher. Obwohl der Schwellenwert für die Auslösung von Anfallsentladungen im EEG un‐verändert blieb, benötigte die Auslösung von Krämpfen bei Katzen mit präcolliculärer Durchschneidung des Hirnstamms im Durchschnitt 63 mg/kg PTZ. Diese Krämpfe waren tonisch. Nach Durchschneidung des Halsrückenmarks begannen die Krämpfe mit einer durchschnittliehen Dosis von 167 mg/kg PTZ. Sie bestanden aus bilateralen, oft asynchronen Zuckungen. To‐nische Kontraktionen wurden jedoch ebenfalls beobachtet. Diese Experimente deuten auf eine ausgedehnte Ansprech‐barkeit des Zentralnervensystems auf PTZ hin und beweisen, (a) dass Anfallsentladungen im EEG, welche normalerweise mit klonischen Krämpfen einhergehen, unabhängig von einem Hirn‐stammeinfluss auftreten; (b) dass klonische Krämpfe bei intakten Katzen wahrscheinlich vom Vorderhirn ausgehen und dass der Hirnstamm wenig zu diesen beiträgt; und (c) dass der Hirnstamm vorwiegend tonische und das Rückenmark vorwiegend klonische Anfalle erzeugen können, wenn die PTZ Konzentration diejenige iibersteigt, welche nötig ist um einen Anfall bei der intakten Katze auszulösen.