顆粒細胞発火率の変化は、側頭葉てんかんの動物モデルで数分ごとに局所的に記録された自発的発作に先行する

時間葉てんかんに関連する持続的な分子、細胞、および回路の変化については多くのことが知られていますが、発作の発症メカニズムは不明のままです。歯状回は、多くの持続性てんかん関連の異常を示し、発作が患者に発生する近心側頭葉にあります。しかし、歯状回中の個々のニューロンの発作関連の活性についてはほとんど知られていない。四極を使用して、てんかん性ピロカルピン処理ラットの自発発作の前後に複数の単一顆粒細胞の活動電位を記録しました。顆粒細胞のサブセットは、4つの異なる活動パターンを示しました。発作の発症前の発火の増加、発作の発症前の発火の減少、発作の発症後のみ発火の増加、およびすぐ近くでの電気発作活動にもかかわらず、変化のない発火率。発作の発症直後に発火率が低下した細胞はありません。発作の間のベースライン期間中、作用電位波形と発火率は、てんかんラットの顆粒細胞の4つのサブセットとコントロールラットの顆粒細胞の間で類似していた。発作の発症がベースラインの初期から逸脱する前に発火率が上昇する前に発火率が増加した顆粒細胞の平均正規化発火率は、歯状回の電子発作開始の4分前に始まり、発作の開始により2倍以上に増加しました。一般に、ニューロンの発火率は、電気発作が始まったときにのみ突然かつ同期して増加すると想定されています。しかし、これらの発見は、自発的発作の数分前に個々の顆粒細胞の活動の不均一かつ徐々に変化を構築することを示しています。

Although much is known about persistent molecular, cellular, and circuit changes associated with temporal lobe epilepsy, mechanisms of seizure onset remain unclear. The dentate gyrus displays many persistent epilepsy-related abnormalities and is in the mesial temporal lobe where seizures initiate in patients. However, little is known about seizure-related activity of individual neurons in the dentate gyrus. We used tetrodes to record action potentials of multiple, single granule cells before and during spontaneous seizures in epileptic pilocarpine-treated rats. Subsets of granule cells displayed four distinct activity patterns: increased firing before seizure onset, decreased firing before seizure onset, increased firing only after seizure onset, and unchanged firing rates despite electrographic seizure activity in the immediate vicinity. No cells decreased firing rate immediately after seizure onset. During baseline periods between seizures, action potential waveforms and firing rates were similar among the four subsets of granule cells in epileptic rats and in granule cells of control rats. The mean normalized firing rate of granule cells whose firing rates increased before seizure onset deviated from baseline earliest, beginning 4 min before dentate gyrus electrographic seizure onset, and increased progressively, more than doubling by seizure onset. It is generally assumed that neuronal firing rates increase abruptly and synchronously only when electrographic seizures begin. However, these findings show heterogeneous and gradually building changes in activity of individual granule cells minutes before spontaneous seizures.