Kindling in the frog: Development of spontaneous epileptiform activity

Abstract

The present report is the first demonstration of the kindling phenomenon in a non-mammalian, poikilothermic species.

Brief (2 sec) localized electrical stimulation was delivered to the hippocampal cortex of one hemisphere of the partially paralyzed bullfrog, Rana catesbeiana, at current levels just sufficient to elicit brief after-discharge (AD) on first application. Succeeding stimulations, once per hour, gave rise to more and more prolonged AD involving first the side stimulated (1° focus) and secondly the opposite hemisphere (2° focus).

In addition to these stimulus-dependent alterations, after several hours spontaneous, paroxysmal discharges occured in inter-stimulus intervals. They appeared first in the stimulated hemisphere, then as evoked spikes in the secondary hemisphere, and finally independently on the two sides. The wave-shape of the spontaneous epileptiform potentials exhibited an extraordinary constancy from complex to complex which was specific to each animal.

Such wave-shape coherence implies a constancy to both the anatomical substrate and the sequence of synaptic engagement each time spontaneous paroxysmal activity invades the network. The model is especially suitable for analysis of temperature-dependent biochemical events responsible for this functional transformation.

Résumé

Ce travail est la premiére démonstration du phénoméne d'embrasement dans une espéce poikilotherme non-mammifére.

Une stimulation électrique bréve (2 sec) localisée est appliquée au cortex hippocampique d'un hémisphére de la grenouille Rona catesbeiana, partiellement paralysée, á des niveaux de courant juste suffisants pour provoquer une bréve post-décharge (AD) dés la premiére application. Les stimulations successives, une par heure, donnent lieu á des AD de plus en plus prolongées impliquant tout d'abord le côte stimulé (1° foyer) et secondairement l'hémisphére opposé (2° foyer).

Aprés plusieures heures, en plus de ces altérations dépendantes du stimulus, des décharges paroxystiques surviennent spontanément dans les intervalles inter-stimuli. Elles apparaissent d'abord du côté de l'hémisphére stimulé, puis sous forme de pointes évoquées dans l'hémisphére secondaire et finalement des deux côtés de facon indépendante. La morphologie des potentiels épileptiformes spontanés montre une extraordinaire constance d'un complexe á l'autre, spécifique á chaque animal.

Une telle constance de forme implique une constance du substrat anatomique et de la séquence d'implication synaptique, chaque fois qu'une activité paroxystique spontanée envahit le réseau. Ce modéle est particuliérement adapté á l'analyse des événements biochimiques dépendants de la température, responsables de cette transformation fonctionnelle.