ÎNREGISTRAREA EEG DE SUPRAFAȚĂ LA ȘOBOLAN CU O ARIE DE ELECTROZI ȘI UN SISTEM ELECTRONIC ORIGINAL Coordonator științific, CONF. DR. BOGDAN AMUZESCU… [303456]

[anonimizat],

CONF. DR. BOGDAN AMUZESCU

Absolvent: [anonimizat] – ALICE DASCĂLU

– 2017 –

[anonimizat] O [anonimizat]: [anonimizat] – ALICE DASCĂLU

– 2017 –

Cuprins

PARTEA GENERALĂ

Capitolul I – Introducere. Scurt istoric ………………………………………………………..p. 4

[anonimizat] ………………….p. 6

[anonimizat] ………………………………………………..p. 13

[anonimizat] ………………………….p. 16

PARTEA PERSONALĂ

Capitolul V – Materiale și metode …………………………………………………………. .p. 19

[anonimizat] …………………………………………………………………………p. 25

[anonimizat] ………………………………………………………………………….p. 31

[anonimizat] ………………………………………………………………………p. 36

PARTEA GENERALĂ

Capitolul I – [anonimizat], spontane.

[anonimizat], [anonimizat], senzorială, comportamentală și/sau modificare a [anonimizat], a unei populații neuronale.

Crize epileptice repetate = apar la intervale scurte de timp (minute, ore) separate de intervale de timp în care pacientul revine la starea normală anterioară (interval liber)

Stare de rău epileptic (status epileptic) = crize repetate neîntrerupte de revenire la starea normală anterioară (fără interval liber).

Crize epileptice morfeice (hipnice) = crizele care apar în timpul somnului.

Sindromul epileptic = manifestare epileptică definită de elemente clinice (tipul semiologic de criză epileptică) [anonimizat]. [1] [1] [1, 2]

Epidemiologie

2-5% din populație manifestă o criză epileptică,

0.5-1% prezintă epilepsie.

Scurt istoric

Prin instalarea brutală a [anonimizat] a [anonimizat], nu ca o boală, ci ca o manifestare a unor forțe supranaturale asupra omului. Această concepție a [anonimizat].

Primele referiri la crizele majore le întâlnim in codul lui Hammurabi (2080. B.C.), însă definirea epilepsiei ca entitate clinică este legată de numele lui Hipocrat (460-357 B.C.). [anonimizat], are cauze care trebuie cunoscute și tratate; [anonimizat].

Analiza neurobiologică modernă a epilepsiei a [anonimizat] a remarcat ca o criză nu implică obligatoriu pierderea conștiinței și poate fi asociată cu simptome focale.

Un alt pas important este primul tratament chirurgical pentru epilepsie efectuat de Victor Horsley în 1886. Tratamentul chirurgical modern datează de la începutul anilor 1950, cu Wilder Penfield și Herbert Jasper. Inovațiile mediclae includ utilizarea fenobarbitalului ca anticomițial în 1912, de către A. Hauptmann, dezvoltarea electroencefalografiei de către Hans Berger (1929) și descoperirea fenitoinului de către Houston Merritt și Tracey Putnam (1937). [3]

Școala românească de neurologie a adus contribuții importante în cunoașterea epilepsiilor, prin studiile electroencefalografice, clinice și experimentale inițiate de Gheorghe Marinescu.

Capitolul II – CLASIFICAREA ȘI SIMPTOMATOLOGIA CRIZELOR EPILEPTICE

Crizele epileptice au fost grupate după mai multe criterii: după etiologie, locul de origine, forma clinică, frecvență sau după corelații electrofiziologice. Trebuie făcută distincția între clasificarea crizelor și clasificarea epilepsiilor sau sindroamelor epileptice.

Clasificarea internațională

1. crize generalizate

Tonice, clonice, tonico-clonice

Absențe

Simple- Doar cu pierderea conștienței

Complexe-cu scurte mișcări tonice, clonice, automate

Lennox-Gastaut sdr

Epilepsia mioclonică juvenilă

Spasme infantile (sdr West)

Crize atone

2. crize focale/ parțiale

Simple (fără pierdere de conștiență sau alterarea funcției psihice)

Motorii (lob frontal): tonice, clonice, tonico-clonice, jacksoniene, epilepsia benignă a copilului, epilepsia parțială continuă

Senzoriale sau somatosenzoriale: vizuale, auditive, olfactive, gustative, vertiginoase

Vegetative

Psihice

Complexe (cu afectarea conștienței)

Cu debut ca parțială și evoluție cu alterarea conștienței

Cu alterarea conștienței de la debut

3. sdr epileptice speciale

Mioclonus și crizele mioclonice

Epilepsia reflexă

Afazia cu afectare convulsivă

Convulsii febrile și alte crize ale copilării

Crize isterice

Clasificarea ILAE (International League Against Epilepsy)

Crize cu debut parțial sau focal

A. Local

1. Neocortical

a. fara extensie locală

1. crize focale clonice

2. crize focale mioclonice

3. crize motorii inhibitorii

4. crize focale senzoriale cu simptome elementare

5. crize afazice

b. cu extensie locală

1. crize cu extensie jacksoniană

2. crize focale senzoriale cu simptome « experiential »

2. Hipocampic sau parahipocampic

B. Cu propagare ipsilaterala spre :

1. arii neocorticale (inclusiv crize hemicorticale)

2. arii limbice (inclusiv crize gelastice)

C. Cu propagare controlaterală spre:

1. arii neocorticale (crize hiperkinetice)

2. arii limbice (crize discognitive cu sau fără automatisme – psihomotorii)

D. Secundar generalizate

1. crize tonico-clonice

2. absențe

3. spasme epileptice

Crize cu debut generalizat

Crize cu manifestări tonice și/sau clonice

tonico-clonice

clonice

tonice

Absențe

tipice

absențe mioclonice

absențe atipice

Mioclonice

crize mioclonice

crize mioclonic-astatice

mioclonia palpebrală

Spasme epileptice

Crize atone

Crize epileptice neclasificabile

Crizele neonatale [4]

Simptomatologia tipurilor principale de crize:

A Crize generalizate

I. Crize tonico-clonice generalizate

Clinic – 4 faze:

prodromala: apatie, depresie, iritabilitate, jenă sau durere epigastrică, tulburări de tranzit, paloare sau roșeață facială, cefalee;

tonică: pacientul cade, apare contractura mușchilor spatelui, gâtului, brațelor; poate debuta cu un țipat prin ieșirea forțată a aerului prin corzile vocale contractate; apare susperndarea respirației (contracție tonică a mușchilor respiratori), cianoza tegumentelor și mucoasei, pupile dilatate, areactive – durata = 10-20 secunde;

clonică: inițial tremor generalizat, spasme scurte și violente ale flexorilor care survin în salve ritmice și agită întregul corp; grimase faciale, limbă mușcată; semne autonome: tahicardie, creșterea TA, hipersalivație, hipersudorație, midriazș, creșterea presiunii vezicale (6X) – durata 30 secunde; sfârșitul este marcat de inspir profund;

faza stertoroasă – pacient hipoton, areactiv, în comă profundă; pupilele devin reactive, respirație stertoroasă- durată = cateva minute; apoi se reia starea de conștiență, cu confuzie sau agitație; somn profund, amnezie post critică. [5]

II. Crize tonice

Clinic: debut brusc prin creșterea tonusului în mușchii extensori sau debut prin contracția tonică a mușchilor gâtului, ducând la poziție în extensie a capului, ochii larg deschiși, maseterii încleștați sau gură deschisă; urmează contracția mușchilor respiratori și abdominali; privirea fixă, midriaza, apnea sunt obișnuit asociate acestor crize și pot fi cele mai proeminente manifestări; tipic sunt activate de somn, pot apare repetitiv în timpul nopții; sunt mult mai frecvente în non-REM; de obicei, cu durată scurtă (câteva secunde până la 1 minut, cu o medie de 10 secunde); postcritic – confuzie, oboseală, cefalee. [5]

III. Crize clonice

Clinic: apar aproape în totalitate la nou-născuți și copii mici: debut prin pierderea sau afectarea stării de conștiență asociată cu hipotonie bruscă sau cu un spasm tonic scurt generalizat, urmat de mișcări bilaterale, de obicei asimetrice, cu durata 1 minut până la câteva minute; postcritic – de la revenire rapidă până la comă. [5]

IV. Crize atone

Clinic: pierdere bruscă a tonusului muscular, care poate fi limitată la o anumită regiune musculară, sau generalizată, ducând la căderea corpului la pământ (apar frecvent traumatisme); pot apare la toate vârstele, dar mai frecvent în copilărie. [6]

V. Crize tip absențe

Clinic :

Absențe tipice: apar cel mai frecvent între 4 ani și pubertate, sunt foarte frecvente (sute/zi); debut brusc, cu întreruperea stării de conștiență; activitatea pe care o desfasura pacientul este oprită brusc, se schimbă expresia facială: chip imobil, ca de statuie; în criza simpla (10% din cazuri) copilul pare ca privește fix; la sfârșitul crizei, își reia expresia și activitatea, nu pierde tonusul postural; durata de câteva secunde până la minute; în absențele complexe apar activități motorii clonice, mioclonice, automatisme (mușcatul/linsul buzelor, mestecat, grimase, căutat în buzunare), modificări ale tonusului postural;

Absente atipice, cu diferite variante: alterare incompletă a stării de conștiență, predominanța mioclonusului, cu debut sau sfîârșit atipic, durată mai lungă, modificări de tonus mai importante, modificări atipice pe înregistrarea EEG;

Status epileptic absență : crize cu aspect de absență care durează ore, fără perioade de activitate mentală normala între ele; cele mai multe cazuri descrise la adulți cu epilepsie de lob frontal. [6] [5]

VI. Crize mioclonice

Clinic: contracții bruște, scurte, ce se pot generaliza sau rămân limitate la față sau trunchi, una sau mai multe extremități, sau chiar mușchi sau grup de mușchi; poate fi implicat orice grup muscular; pot fi dramatice, trântind pacientul la pământ, sau pot fi liniștite ca un tremor; de obicei sunt scurte (cu durată sub o secundă), apar de obicei în combinație cu altfel de crize [5]

Fig A: Crizele focale pot difuza local de la un focar, prin fibrele intraemisferice (1), spre cortexul contralateral (2) sau spre centrii subcorticali (3). Generalizarea secundară a crizelor focale se realizează prin extinderea la centrii subcorticali, prin proiecții spre talamus; interconexiunile talamocorticale întinse contribuie la activarea rapidă a ambelor emisfere. Fig B: Crize generalizate primare se extind de la înceut prin interconexiunile dintre talamus și cortex. [3]

B. Crize partiale

I. Crize parțiale simple (fără alterarea stării de conștiență sau a funcțiilor psihice)

Crize cu simptomatologie motorie – prin iritarea sau inhibarea de centri frontali (eventual occipitali, temporali)

Crize somato-motorii: clonii limitate la segmente ale unui hemicorp

Crize jacksoniene: debut la o extremitate (degetele de la o mana, un picior sau un hemifacies) printr-o contracție tonică, apoi clonii în același teritoriu cu extensie treptată către zonele proximale ale membrului inițial afectat, apoi membrul de aceeași parte, hemifacies, eventual până la întregul hemicorp; durata de 20-30 secunde; pot fi urmate de paralizie Todd a membrelor afectate;

Crize versive: întoarcerea capului și ochilor controlateral față de focarul iritativ (aria motorie suplimentară), eventual cu contracție tonică a membrelor controlateral de focar;

Crize fonatorii: tulburări afazice de scurtă durată – emiterea unor sunete sau oprirea vorbirii;

Crize posturale: modificări brutale de postură. [5]

Crize cu simptomatologie senzitivă/senzorială

Crize somato-senzoriale jacksoniene: senzații de amorțeală, înțepături, furnicături, curent electric, de obicei cu debut la degetele mâinii, degetele piciorului, limbă, cu extindere ulterioară până la un întreg hemicorp; focarul este în circumvoluția post- rolandică a emisferului controlateral;

Crize vizuale: flashuri luminoase sau întunecate, staționare sau în mișcare, incolore sau colorate (cel mai frecvent în roșu), în hemicampul vizual opus leziunii sau la privirea înainte; focarul este în ariile 17,18,19 occipitale; pot apare halucinații vizuale complexe, caz în care focarul se află în lobul temporal, lângă joncțiunea cu lobul occipital (pot apare asociat halucinații auditive);

Crize auditive: bâzâit, zgomot nedefinit, voce umană rostind cuvinte neclare, muzică; focarul se află în lobul temporal;

Crize vertiginoase: senzație de rotire; focarul se află în lobul temporal, lângă joncțiunea cu lobul parietal;

Crize olfactive: mirosuri frecvent dezagreabile; focarul se găsește în lobul temporal, regiune parahipocampică sau uncus

Crize gustative: pot asocia sete sau gură uscată; focarul în lob temporal profund, insula

Crize viscerale: senzații vagi, slab definite ale abdomenului, toracelui; focar în lob temporal, buza superioară a șanțului sylvian;

Crize cu simptomatologie psihică: episoade cu anumite stări psihice subiective (tristețe, singurătate, fericire, furie, frică, anxietate), alterări cognitive (senzație de detașare temporo-spațială, distorsionare temporală, depersonalizare). [5]

II. Crize parțiale complexe

are loc afectarea conștienței, cu imposibilitatea de a raspunde normal la stimuli exogeni; perioada de afectare a conștienței poate fi sau nu precedată de semne și simptome ale unei crize parțiale simple;

crizele complexe au 3 caracteristici:

debut cu crize parțiale somato-senzoriale, vegetative, chiar motorii (mulți pacienți categorisesc această etapă ca aură)

în timpul afectării conștienței, pacientul poate părea neatent, ocupat, înspăimântat, cel mai adesea nu conștientizează că se întâmplă ceva

automatismul este o activitate motorie involuntară, mai mult sau mai putin coordonată, urmată de obicei de amnezie; poate fi o simplă continuare a activității pe care o desfășura pacientul înaintea crizei, sau poate fi o activitate nouă asociată cu alterarea conștienței; pot apare automatisme alimentare (mișcări de masticație, salivație crescută), mimetice (mișcări ale feței sugerând teamă, discomfort, oboseală, râs = crize gelastice, plâns), gestuale (mișcări repetitive ale mâinilor, degetelor), ambulatorii (în care pacientul merge, aleargă, rătăcește), verbale (fraze scurte, de obicei repetate într-o manieră automată – stereotipii)

– durata crizei este de câteva minute; starea confuzională și amnezia pot persista

– focarul este cel mai frecvent temporal

– 2/3 din pacientii cu crize parțiale complexe au și crize tonico-clonice generalizate. [7] [5] [6]

Capitolul III – ETIOLOGIA CRIZELOR EPILEPTICE

I. Ereditare:

Anomalii cromozomiale (trisomii, deleții parțiale cromozomiale, cromozom inelar, sindrom de cromozom X fragil)

Anomalii ale ADN mitocondrial (MERRF –  myoclonic epilepsy with ragged-red fibers, MELAS – mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis with stroke-like episodes)

Anomalii metabolice (leucodistrofii, mucopolizaharidoze, galactozemie, lipidoze, aminoacidopatii, porfiria acută intermitentă, deficit de piridoxină, boala Wilson, pseudohipoparatiroidismul)

Boli neurocutanate (scleroza tuberoasă, neurofibromatoza, sindromul Sturge-Weber)

II. Dobândite

1. Prenatale

displaziile corticale sau tulburările de migrare neuronală (schizencefalia, lisencefalia, pahigiria, polimicrogiria, displazii corticale focale, heterotopii neuronale), malformații cerebrale complexe

leziuni ischemice cerebrale intrauterine

infecții intrauterine ale sistemului nervos central (rubeola, toxoplasmoza, infecții cu citomegalovirus)

intoxicații medicamentoase materno-fetale

2. Neonatale

encefalopatii hipoxice sau ischemice după nașteri distocice

hemoragii cerebrale spontane (prematuri) sau în contextul unor contuzii traumatice obstetricale

infecții meningoencefalitice bacteriene (hemofilus, listeria) sau virale (herpes)

dereglări metabolice (hipoglicemie, hipocalcemie, etc)

encefalopatii toxice datorate consumului de medicamente de către mamă

3. Postnatale

a. Infecții cerebrale:

– parenchimatoase: – encefalite virale (herpetice)

– abcese cerebrale (bacteriene, tuberculoase) – risc ca 70% să dezvolte epilepsie

– parazitare (cisticercoza)

– boli prionice (Jakob-Kreutzfeldt)

– meningeale: bacteriene (risc ca 10% să dezvolte epilepsie)

– asociate SIDA prin: infecții oportuniste, limfom cerebral, infarct cerebral, encefalopatie, droguri, sevraj la alcool, tulburări electrolitice; risc crescut de recurență

b. Traumatisme

traumatismul sever: contuzie cerebrală, hematom subdural

c. Tumorile cerebrale

la originea a 40% dintre crizele epileptice cu debut focal, tardiv

d. Intoxicații:

intoxicația alcoolică acută, gravă; sevraj la marii băutori (crize repetate în primele 48 de ore de la încetarea aportului, chiar stare de rău epileptic); intoxicația alcoolică cronică;

aport crescut (sau eliminare redusă) de neuroleptice, antidepresive, fenotiazine, aminofilină, antidiabetice orale sau insulină, penicilină, antihistaminice (ocazional ciclosporină, anestezice locale, substanțe de contrast radiologic, etc)

sevraj la anticonvulsivante (benzodiazepine, barbiturice), amfetamine, opiacee, baclofen

droguri: consum de cocaină, amfetamină, canabis, acid dietilamidlisergic

alte toxice: insecticide (organo-fosforice sau clorurate), oxid de carbon, solvenți organici, antigel (etilglicol), metale, venin de insecte

e. Boli vasculare cerebrale

secundare infarctelor cerebrale (în 5-10% din cazuri, mai ales în cele din teritoriul arterei cerebrale medii) sau hemoragiilor cerebrale (în 2-25% dintre ele)

f. Boli ale sistemului imunitar: lupus eritematos diseminat, miastenia gravis, deficit primar de Ig A, scleroza multiplă (prin mecanisme diferite); alte vasculite cerebrale (eclampsie)

g. Boli degenerative

până la 14% dintre crizele cu debut tardiv apar asociate bolii Alzheimer (corespunzător 15% dintre pacienții cu această boală)

coreea cu acantocitoză. [5]

Sindroame epileptice cu determinism genetic

[5, 8]

Capitolul IV – ELECTROENCEFALOGRAFIA ȘI FOCARUL EPILEPTOGEN

Întrucât neuronii sunt celule excitabile, crizele epileptice rezultă din modificările de excitabilitate ale unui neuron sau grup de neuroni. Înregistrarea electrică a creierului se poate realiza cu electrozi intracelulari sau extracelulari; cei din urmă detectează potențialele de acțiune din neuronii apropiați, implicit ansamblul de activități sincrone ale celulelor, numit câmp electric.

Undele EEG sunt produse de depolarizarea dendritelor neuronilor piramidali (cu corpul în stratul 5) din regiunea electrodului de culegere prin sinapse excitatorii situate proximal sau distal. Stimularea proximală (prin fibre talamo-corticale) generează un vector electric orientat spre interior, care se traduce printr-o deflexiune EEG negativă, în timp ce stimularea distală (prin fibre din cortexul contralateral ce trec prin corpul calos) generează un vector electric orientat spre exterior, ce se traduce printr-o deflexiune EEG pozitivă. (vezi figura alăturată) [3]

Neuronului îi sunt caracteristice mai multe tipuri de potențiale electrice implicate în procesul de electrogeneză cerebrală: PPSE (potențial postsinaptic excitator) cu amplitudinea de 2-5 mV și durată de 15-20 ms; PPSI (potențial postsinaptic inhibitor) cu amplitudinea de 2-5 mV și durată de 12 ms. Traseul EEG este expresia PPSE și PPSI generate de neuronii corticali și a activității ritmice a neuronilor pacemakeri din profunzimea creierului.

Aceasta este o amplasare standard a setului de electrozi pe suprafața scalpului; răspunsul electric reflectă activitatra dintre 2 electrozi. La om, EEG-ul normal prezintă activitate în intervalul 1-30 Hz, cu amplitudini pana la 20-100 µV; frecvențele au fost împărțite pe grupe: alpha (8-13 Hz, prezent în repaus, dar cu ochii închiși), beta (13-30 Hz, prezent în activitate), delta (0,5-4 Hz) și theta (4-7 Hz) ritmuri lente, prezente în somn. [3]

Într-o criză epileptică, activitatea electrică anormală ia naștere dintr-un focar epileptic; acesta este alcătuit dintr-un grup mic de neuroni (aproximativ 1000) cu excitabilitate crescută și cu capacitatea de a extinde activitatea electrică spre regiunile învecinate. Excitabilitatea crescută poate rezulta din diferiți factori, cum ar fi alterarea proprietăților celulare de către o leziune cicatricială locală, cheag de sânge sau tumoră. Formarea unei crize focale poate fi împărțită în 4 etape: 1. perioada interictală de dinaintea crizei; 2. sincronizarea activităților din focar; 3. extinderea crizei; 4. generalizare secundară.

Fiecare neuron din focarul epileptic prezintă un răspuns electric stereotipic și sincronizat numit mod de depolarizare paroxistică, o depolarizare intracelulară bruscă, de amploare mare (20-40 mV) și cu durată prelungită (50-200 ms) ce declanșează un potențial de acțiune atunci când atinge peak-ul; această depolarizare paroxistică este urmată de o hiperoplarizare. [3]

Răspunsul normal al unui neuron piramidal la un impuls excitator constă într-un potențial postsinaptic excitator (PPSE) urmat de un potențial postsinaptic inhibitor (PPSI). (în imagine, capătul portocaliu este excitator, iar cel negru este inhibitor; bifurcația axonală recurentă activează neuronii inhibitori, cauzând inhibiție prin feedback a neuronului piramidal). (fig alăturată) [3]

Cât timp activitatea electrică anormală este limitată la un grup mic de neuroni, nu există manifestări clinice. Sincronizarea neuronilor din focar nu depinde doar de proprietățile individuale ale celulelor, ci si de conexiunile dintre neuroni. În timpul perioadelor interictale activitatea anormală este delimitată la nivel de focar epileptic prin efectul inhibitor al regiunii excitate asupra țesului înconjurător. Acesta este dependent in mod particular de inhibiția feed-forward si feedback mediată de interneuronii inhibitori GABA-ergici.

Imaginea alăturată intruchipează un focar epileptic ipotetic: celulele piramidale roșii prezintă proprietăți electrice tipice neuronilor din focar; excitarea acestora activează alte celule pramidale, iar sincronizarea lor este înregistrată ca un vârf pe EEG. Aceste celule activează deasemenea interneuroni inhibitori GABA-ergici (din zona gri); interneuronii pot reduce activitatea celulelor din focar prin inhibiție feedback, astfel limitând temporar focarul epileptic și prevenind extinderea depolarizării dincolo de focar. Acest fenomen definește inhibiția înconjurătoare. Atunci când factori intrinseci sau extrinseci modifică balanța dintre excitație și inhibiție, inhibiția înconjurătoare nu mai funcționează și activitatea paroxistică excitatoare se extinde. [3]

PARTEA PERSONALĂ

Capitolul V – MATERIALE ȘI METODE

Pentru înregistrarea electroencefalogramei experimentale la animale mici de laborator am utilizat un echipament EEG de construcție proprie, cu 8 derivații bipolare și un electrod comun de masă plasat anterior mediosagital, la distanțe de aproximativ 5 mm. Electrozii, confecționați din sârmă de argint de puritate electrolitică, sunt inserați într-o membrană elastică ale cărei margini sunt aplicate pe o cutie metalică de mici dimensiuni (12 x 21 mm) ce conține etajele de preamplificare și constituie headstage-ul echipamentului. Preamplificatoarele sunt construite pe principiul amplificatoarelor de instrumentație, pentru fiecare canal utilizându-se cele 4 amplificatoare integrate ale unui circuit TLV4333 miniaturizat, in varianta SMD (surface-mounted device), împreună cu componentele pasive adiacente. Trei dintre cele patru amplificatoare operaționale formează amplificatorul de instrumentație, cu un factor de amplificare de 2000 x, iar al patrulea amplificator operațional de pe circuitul integrat realizează o buclă de feed-back, preluând semnalul de ieșire printr-un filtru trece-jos RC activat cu o frecvență de tăiere de 1 Hz și aplicându-l la intrarea neinversoare a etajului final al amplificatorului de instrumentație, realizând astfel compensarea offset-ului de voltaj și ajustarea automată a liniei de bază. Semnalele celor 8 canale sunt preluate din headstage prin 8 cabluri ecranate (alături de care sunt două cabluri ecranate ale surselor de alimentare și unul pentru masa de semnal) și procesate în unitatea centrală a echipamentului, ce conține pentru fiecare canal EEG un etaj de amplificare de 50 x urmat de un filtru Cebâșev de ordinul 6, cu o bandă de trecere 0 – 35 Hz, și atenuare marcată (1-2%) a brumului de 50 Hz indus din rețeaua electrică. Unitatea centrală conține și un circuit de separare a masei de semnal de masa de șasiu, de tip amplificator operațional integrat în montaj repetor (adaptor de impedanță), sursele de alimentare electrică (pentru headstage 2 baterii AAA de 1.5 V și pentru filtre 2 baterii de 9 V), și mufele BNC de ieșire pentru cele 8 canale EEG.

Acest amplificator EEG experimental a fost proiectat astfel încât să reproducă performanțele unui amplificator EEG consacrat, modelul EEG100C, produs de Biopac Systems Inc. Goleta, CA: amplificare 50000 x, bandă de trecere 0-35 Hz limitată prin filtre active.

Ieșirile celor 8 canale ale sistemului EEG au fost cuplate prin cabluri coaxiale cu mufe BNC la 8 intrări analogice ale sistemului de achiziție de date de electrofiziologie Digidata 1440A produs de Axon Instruments, parte a Molecular Devices, Sunnyvale, CA, ce reprezintă un convertor analog-digital și digital-analog specializat, comandat de pachetul software pClamp10 (versiunea 10.0.0.74), produs tot de compania Axon Instruments (http://mdc.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/18779), rulat pe un computer de tip laptop la care interfața Digidata 1440A este conectată printr-un cablu USB. Achiziția de semnal s-a realizat în modulul Clampex, iar analiza înregistrărilor în modulul Clampfit. Au fost proiectate două protocoale de înregistrare:

EEG 8 leads.pro, un protocol de tip gap-free (înregistrare continuă până la limita de stocare pe hard drive), pentru toate cele 8 canale EEG simultan, cu o frecvență de sampling de 6250 Hz/canal (și rată totală de sampling de 50 KHz, corespunzând unui flux de date de 5.72 MB/min – înregistrările au fost stocate în formatul proprietar ABF2.0 – Axon Binary File – ce oferă o rată de compresie acceptabilă); factorul de conversie pentru semnalul EEG al fiecărui canal a fost setat la 0.05 V / V, corespunzând amplificării totale de 50000 x a sistemului EEG;

EEG 1 lead.pro, un protocol de înregistrare a semnalului EEG pe un singur canal (unul dintre cele 8 canale poate fi selectat din meniul Edit Protocol > Inputs), la o rată de eșantionare de 2000 Hz (flux total de date 0.23 MB/min), în varianta Episodic stimulation: episoade cu durata fixă de 90 s, corespunzând la 180000 samples; această variantă de achiziție monocanal este singura care permite filtrarea software suplimentară în modulul de analiză Clampfit în această variantă de software.

În Fig. 1 este prezentată o imagine de ansamblu a unității centrale a sistemului EEG experimental cuplată la interfața de achiziție de date Digidata 1440A

Experimentele au fost realizate pe un șobolan adult mascul de rasă Wistar cu masa de aproximativ 350 g, obținut prin amabilitatea Dr. Emanuel Drăgan de la Facilitatea de Animale Experimentale a Institutului de Biologie și Patologie Celulară “N. Simionescu” din București, crescut în condiții standard: ciclu zi/noapte normal, temperatură 20-25°C, acces liber la hrană și apă. Animalul a fost imobilizat prin anestezie inhalatorie cu dietileter, inițial prin plasarea într-o cutie de plastic etanșă conținând un tampon de vată din care se evaporă anestezicul; după câteva minute se instalează anestezia generală, cu alterarea stării de conștiență, a posturii (animalul este culcat lateral), a reactivității la stimuli externi, și cu respirație mai superficială. Mișcările respiratorii spontane trebuie monitorizate cu atenție pe întreaga durată a anesteziei pentru a preveni apneea. Animalul anesteziat a fost scos din cutie, plasat pe un banc de lucru, și s-a administrat anestezic în continuare dintr-un flacon de plastic de 50 ml, conținând un tampon de vată cu anestezic, plasat în regiunea nasului, la o distanță de 1-2 cm, astfel încât animalul să inhaleze un amestec de aer și anestezic, nu anestezic pur. Regiunea superioară a craniului (calvaria) a fost pregătită prin tundere cu foarfeca urmată de radere cu o lamă de bărbierit, până la îndepărtarea totală a părului de la linia biauriculară la 1.5 cm anterior, la nivelul globilor oculari. Apoi a fost plasat headstage-ul sistemului EEG, cu membrana cu electrozi aplicată direct pe regiunea denudată, cu setul de electrozi occipitali la nivelul liniei biauriculare, simetric, cu electrodul central anterior de masă pe linia medio-sagitală, și cutia headstage-ului a fost imobilizată prin fixare cu o bandă subțire de leucoplast strânsă moderat în jurul gâtului, pentru a nu obstrua circulația la nivelul capului și respirația. O a doua bandă adezivă a fost plasată pe torace pentru fixarea mănunchiului de cabluri ecranate ce asigură comunicația între headstage și unitatea centrală a sistemului EEG. După fixarea headstage-ului, anestezia cu eter a fost întreruptă și anumalul a fost plasat în cutia de plastic transparent în care este ținut în mod normal, plasată la rândul ei într-o cușcă Faraday de dimensiuni mai mari. Sistemul EEG a fost cuplat la interfața de achiziție Digidata1440A și a început monitorizarea celor 8 canale EEG.

O atenție specială trebuie acordată animalului pe care se realizează experimentele în momentul trezirii din anestezie, când lipsa de familiarizare cu headstage-ul instalației îl determină să realizeze miscări bruște, salturi cu lovirea cu capul de grilajul superior al cuștii sau lovirea de pereții laterali ai cuștii. Este bine ca animalul să fie ținut de experimentator la nivelul cefei și trenului anterior, împiedicând în același timp scoaterea căpăstrului de fixare a headstage-ului cu membrele anterioare. După un interval scurt apare acomodarea cu noua situație și o anumită relaxare, iar înregistrările EEG devin posibile, însă comportamentul animalului este impredictibil și mișcări de eliberare din harnașamentul experimental pot surveni în orice moment. Acesta reprezintă probabil un dezavantaj relativ comparativ cu metodele curente de explorare electrofiziologică la animale mici de laborator ce folosesc electrozi sau arii de electrozi implantați stereotaxic cronic și fixați strâns la cutia craniană, conectați prin cabluri sau prin transmisie radio la instalația de înregistrare. Avantajul înregistrărilor de suprafață îl constituie simplitatea experimentală relativă și lipsa de invazivitate, precum și faptul că se explorează semnalele corticale globale. Prin experimente repetate am constatat că survine o învățare și o obișnuire a animalului cu experimentul, astfel încât reacțiile motorii sunt din ce în ce mai atenuate.

În figurile 2-5 sunt prezentate diverse imagini din cursul fazelor anesteziei cu eter, pregătirea animalului experimental și montarea headstage-ului cu electrozi, și din cursul înregistrărilor EEG propriu-zise.

Fig. 2. Imagine din cursul fazei precoce a anesteziei cu dietileter: animalul este treaz, postura, privirea și mișcările respiratorii sunt normale.

Fig. 3. Imagine din cursul unei faze avansate a anesteziei cu dietileter: apar modificări posturale, cu tendință de cădere laterală, somnolență, mișcări respiratorii îngreunate.

Fig. 4. Pregătirea sub anestezie cu eter a zonei de scalp pe care se va fixa headstage-ul sistemului EEG cu aria de electrozi.

Fig. 5. Imagine din cursul înregistrărilor EEG: animalul este plasat într-o cușcă Faraday și ținut conectat la sistemul EEG experimental.

Capitolul VI – REZULTATE

În Fig. 6 este reprezentată o scurtă porțiune de înregistrare într-o derivație fronto-parietală dreaptă, cu durata de aproximativ 5 s. Semnalul înregistrat a fost prelucrat electronic în Clampfit 10, prin corectarea manuală a liniei de bază, selectarea unei porțiuni din înregistrarea primară și salvarea ca fișier separat (traseul a din Fig. 6), filtrare notch (oprește-bandă) 50 Hz cu un filtru numeric aplicat cu ajutorul meniului Analyze > Filter, pentru o frecvență centrală de 50 Hz și o fereastră de -3 dB cu lărgime de 5 Hz (traseul b din Fig. 6), apoi semnalul filtrat a fost analizat spectral prin transformare Fourier utilizând meniul Analyze > Power spectrum, cu folosirea unei funcții fereastră de tip Blackman-Harris 4, pentru eliminarea artefactelor de spectral leakage datorate lungimii limitate a semnalului analizat, și spectrul a fost reprezentat grafic la o rezoluție spectrală de 0.244141 Hz (graficul c din Fig. 6).

În spectru se observă predominanța densității spectrale de putere în domeniile delta (0.1-3 Hz) și theta (4-8 Hz) și câteva vârfuri distincte în domeniul beta (14-30 Hz), corespunzător stării vigile a animalului înregistrat. Se remarcă densitatea spectrală de putere redusă în domeniul alfa (8-12 Hz), și limitarea totală a benzii de trecere a semnalului datorită utilizării filtrelor active trece-jos Cebâșev de ordinul 6 din construcția sistemului EEG. Peak-ul rezidual de 50 Hz prezent în semnalul digitizat a putut fi eliminat prin filtrarea software notch 50 Hz suplimentară aplicată.

Fig. 6. Înregistrarea unui scurt traseu cu sistemul experimental EEG într-o derivație fronto-parietală dreaptă: a. înregistrarea primară (linia de bază corectată manual); b. după filtrare suplimentară notch 50 Hz cu filtrul software al Clampfit 10; c. Spectrul de frecvență al semnalului primar și filtrat 50 Hz, obținit prin transformare Fourier rapidă, cu aplicarea unei funcții fereastră Blackman-Harris de ordinul 4.

Una dintre principalele dificultăți experimentale în acest tip de experimente o constituie identificarea și înlăturarea artefactelor de mișcare, date de mișcări ale capului, corpului, globilor oculari, și altor diferite grupe de mușchi. Este cunoscut faptul că mișcările globilor oculari pot fi confundate în electroencefalografia clinică cu unde lente delta, și interpretate greșit ca manifestări patologice, semnalând de exemplu prezența unei tumori cerebrale. Înregistrarea simultană a electrooculogramei și/sau înregistrări video ale subiectului supus examinării EEG pot fi extrem de utile în identificarea și interpretarea corectă a acestor artefacte de mișcare. În Fig. 7 prezentăm o înregistrare EEG simultană pe cele 8 canale (fără filtrare notch 50 Hz), iar în figurile 8 și 9 înregistrări pe un singur canal EEG, cu filtrare notch 50 Hz, cu identificarea zonelor afectate de artefacte de mișcare.

Fig. 7. Înregistrare EEG simultană pe 8 canale, fără filtrare notch 50 Hz (exp. 2017_05_23_0003.abf)

Fig. 8. Înregistrare EEG în derivația 2 (temporo-occipitală stângă), filtrată notch 50 Hz; zonele dintre cursoarele 1-2 și 3-4 sunt afectate de artefacte de mișcare (exp. 2017_05_23_0001)

Fig. 9. Înregistrare EEG în derivația 2 (temporo-occipitală stângă), filtrată notch 50 Hz; zonele dintre cursoarele 1-2 și 3-4 sunt afectate de artefacte de mișcare (exp. 2017_05_23_0002)

În zonele de traseu și în înregistrările EEG neafectate de artefacte de mișcare am putut pune în evidență fenomene interesante, cum ar fi variația de pattern în cursul iluminării și modificările de densitate spectrală în banda alfa (8-12 Hz) aferente, ilustrate în Fig. 10-11.

Fig. 10. Efectele iluminării asupra pattern-ului de activitate EEG înregistrat în derivația 8 (parieto-oocipitală dreaptă); perioada de iluminare de 30 s este marcată; traseu filtrat notch 50 Hz (exp. 2017_05_26_0000.abf)

Fig. 11. Diferențele în densitatea spectrală de putere în banda alfa (8-12 Hz) între traseele înregistrate la întuneric (cursoarele 1-2 în Fig. 10, traseu albastru) și în timpul iluminării (cursoarele 3-4 în Fig. 10, traseu roșu).

În Fig. 12 sunt reprezentate scurte fragmente de câte 3 s din înregistrarea analizată, din perioadele dinainte, din timpul și după aplicarea iluminării.

Fig. 12. Efectele iluminării asupra pattern-ului de activitate EEG înregistrat în derivația 8 (parieto-oocipitală dreaptă); fragmente din înregistrare înainte (A), în timpul (B), și după aplicarea iluminării (C) (exp. 2017_05_26_0000.abf)

Capitolul VII – DISCUȚII

Punerea în evidență a activității EEG în banda de frecvență alfa (8-12 Hz) în derivațiile occipitale în condiții de iluminare redusă și scăderea densității spectrale de putere cu aproape un ordin de mărime la iluminare intensă, reversibilă la încetarea iluminării, și cu latențe de ordinul secundelor atât la dispariție cât și la reapariție, reprezintă un element de noutate în studiile EEG de suprafață la șobolan. Deși Hans Berger, fondatorul electroencefalografiei clinice, a descris fusurile de ritm alfa (undele Berger) predominante în derivațiile occipitale la închiderea ochilor încă din primele publicații asupra metodei EEG la om [1], studiile pe modele animale și în special înțelegerea detaliată a mecanismelor neurale subiacente a progresat destul de lent și în condiții dificile. O ipteză interesantă, formulată de Astrid von Stein și grupul său în urma experimentelor de electrocorticografie la pisici, cu tetrode de electrozi din sârmă fină de platină-iridium izolate cu Teflon, implantate la diverse profunzimi în cortexul vizual primar (aria 17) (corespunzând straturilor neocorticale 1, 2, 3, 4), este aceea că activitatea de unde lente, în domeniul theta-alfa (4-12 Hz) reprezintă corelarea temporală a activității rețelelor neuronale între arii corticale pe o zonă mai largă, corespunzând procesării informației de tip “top-down”, în timp ce ritmurile rapide beta-gamma (20-100 Hz), mai localizate, reprezintă răspunsul la stimuli noi neașteptați, procesat într-o manieră feed-forward prin procese “bottom-up”. În această viziune, ritmurile theta-alfa reprezintă sincronizarea activității între diferite arii corticale de-a lungul ierarhiei în contextul stimulilor cu semnificație comportamentală scăzută [2]. Aceeași autoare abordează problema scalei la care se realizează sincronizarea rețelelor neuronale din diferite arii corticale de procesare a informației: ritmurile gamma traduc sincronizarea locală în cursul procesării informației vizuale, cele beta 1 (12-18 Hz) sincronizări între regiuni corticale învecinate occipitale și parietale, iar interacțiunile de lungă distanță fronto-parietale în timpul memoriei de lucru și imaginării mentale sunt asociate cu ritmuri theta-alfa (4-12 Hz); există astfel or relație directă între gradul de integrare funcțională și frecvența de sincronizare [3]. Bai et al. au raportat oscilații de rețea în banda beta (20-30 Hz) în slice-uri neocorticale de șobolan, declanșate de stimuli externi (șocuri electrice unice în straturile 2-4 ale cortexului temporal din ariile auditive și cortexului occipital din ariile vizuale); aceste oscilații au fost inhibate reversibil de blocantul de receptori AMPA/kainat CNQX (6-cyano-7-nitroquinoxalene-2,3-dione), de blocantul de receptori NMDA APV (2-amino-5-phosphonopentanoic acid) și de atropină (blocant de receptori colinergici muscarinici), dar nu și de bicuculină (blocant de receptori GABAA), indicând mecanisme excitatorii polisinaptice [4]. Aceiași autori au pus în evidență anterior în slice-uri neocorticale de șobolan două tipuri de oscilații de 4-15 Hz, cu variații de fază între ariile locale, sugerând existența unor oscilatori locali cuplați puternic [5], precum și oscilații de 20-80 Hz evocate de stimuli externi [6]. Un studiu recent al grupului lui Gustavo Deco, bazat pe înregistrări de potențiale locale de câmp (local field potentials – LFPs) și fMRI la șobolani, a arătat că în fazele profunde ale anesteziei cu ketamină (60 mg/kg) și medetomidină (0.5 mg/kg) (agonist 2-adrenergic înrudit cu detomidina și xylazina) are loc o scădere a conectivității între regiunile cerebrale, o activitate stereotipă și integrare funcțională redusă, iar la dispariția anesteziei se reia preogresiv activitatea structurată la scală largă și funcția diferitelor rețele neuronale cu frecvențe specifice; totuși, pe durata anesteziei persistă un mod default, cu oscilații corelate susținute, cu frecvența în jur de 10 Hz [7]. Un alt studiu recent, al lui Anne MM Fransen et al. [8], definește coerența întârziată (lagged coherence) (numită și consistență de fază [9] – între un semnal și el însuși decalat cu un interval de timp) ca instrument matematic de analiză indexat în frecvență, ce permite cuantificarea ritmicității activității neuronale, și utilizează metoda pentru a identifica ritmuri alfa și beta senzitivo-motorii în înregistrări magnetoenecefalografice (MEG) la subiecți umani și a studia modularea lor atențională. Studiul demonstrează ritmuri senzitivo-motorii vizibile în cursul activității, evidențiate ca peak-uri locale de ritmicitate separate de activitatea posterioară intensă în aceeași bandă de frecvență. Aceiași autori explorează într-un studiu și mai recent [10] electrocorticograma la 10 șobolani Long-Evans, înregistrată cu un array de 32 electrozi de tip disc, cu diametrul de 480 m, spațiați la 1000 m, inclavați într-un bloc de poliimidă, și amplasați la nivelul cortexului somatosenzitiv stâng printr-un orificiu de trepanație, cu electrodul de referință plasat pe trunchi sau la nivelul cortexului senzitivo-motor al membrului posterior; înregistrările sunt realizate într-o cușcă izolată la stimuli sonori și luminoși, cu monitorizare cu o cameră în infraroșu, după încetarea activității de explorare și de grooming, ce durează în medie 15 min, în stare de trezire liniștită, sau comparativ cu stimulare tactilă. Ritmurile alfa înregistrate au formă arcuită nesinusoidală, de aceea descompunerea lor spectrală Fourier dă vârfuri de densitate spectrală și în banda beta, și de aici derivă utilitatea coerenței întârziate în identificarea ritmurilor beta autentice. Autorii demonstrează existența de oscilatori distincți cu ritm alfa și beta în cortexul senzitivo-motor, și demonstrează că aceste ritmuri sunt suprimate în cursul stimulării tactile. Ei discută conservarea filogenetică a acestor ritmuri, datorită conservării arhitecturii sistemului nervos central, și prezintă studii anterioare ce demonstrează existența ritmului alfa în cortexul somatosenzitiv de șobolan, considerat omolog al ritmurilor alfa somatosenzitive la alte specii: Vanderwolf 1975 [11], Semba et al. 1980 [12], Nicolelis et al. 1995 [13], Wiest & Nicolelis 2003 [14], Sobolewski et al. 2011 [15]. Acest ritm alfa senzitivo-motor la șobolan începe la nivel cortical și se extinde în talamus și complexul spinal trigeminal din trunchiul cerebral, fiind asociat cu tremor al musculaturii feței și mișcări ale mustăților, un fel de “tors” al șobolanului ce precede explorarea tactilă [13]. Este interesent de menționat și faptul că în studiul lui Fransen et al. [10], din cei zece șobolani testați, trei nu prezentau nici un fel de activitate ritmică în banda alfa sau beta, reflectând diferențe interindividuale ce sunt prezente și la subiecți umani, unde semnăturile spectrale ale ritmurilor senzitivo-motorii pot fi diferite: vârfuri alfa și beta, numai vârfuri alfa, numai vârfuri beta, sau fără vârfuri. Un alt studiu remarcabil asupra sincronizării neuronale în ariile vizuale legată de procesarea stimuluilor vizuali este cel al lui Castelo-Branco et al. [16]. Utilizând înregistrări simultane multiunitate din ariile vizuale 17 și 18, corpul geniculat lateral (LGN) și retină la 11 pisici adulte, autorii demonstrează o sincronizare feed-forward cu frecvențe de 60-120 Hz, mai pronunțată în răspuns la stimuli staționari de tip flash și predominantă în aria 18, precum și o disociere a oscilațiilor corticale și subcorticale ca răspuns la stimuli în mișcare. În acest context oscilațiile subcorticale își mențin frecvența dar devin tranzitorii, în timp ce oscilațiile corticale sunt dominate de un mecanism de sincronizare în banda de frecvență 30-60 Hz., cu răspunsuri LGN sincronizate în fază prin feed-back cortico-talamic. Pattern-urile de autocorelație și de cross-corelație cu semnalele din retină sunt asemănătoare în ariile vizuale corticale și LGN în diferite contexte de stimulare. Un foarte important set de studii asupra oscilațiilor sincronizate în banda alfa și theta în LGN a fost realizat de grupul lui Stuart W. Hughes și Vincenzo Crunelli. Autorii citează ipoteza unui „pacemaker“ talamic de ritm alfa (8-13 Hz), activ în timpul stării de veghe relaxată [17, 18], cu activitate simultană si coerentă în LGN [17, 19], prezent chiar și în absența ritmurilor alfa corticale [17], similar ritmurilor miu din cortexul somato-senzitiv și talamus la pisică [20] și șobolan [21], și înlocuit cu ritmuri mai lente delta-theta (2-7 Hz) în timpul somnolenței prin influențe hiperpolarizante asupra neuronilor talamici de releu [22, 23]. Într-un prim studiu din 2004, Hughes et al. arată că în slice-uri LGN de pisică activarea receptorilor metabotropi de glutamat mGluR1 cu trans-ACPD (1-aminocyclopentane-trans-1,3-dicarboxylic acid) sau DHPG (3,5-dihydroxyphenylglycine) induce oscilații sincronizate în banda alfa-theta similare cu ritmurile alfa-theta înregistrate in vivo în starea de veghe relaxată [24]. Într-un studiu din 2005, Hughes & Crunelli discută existența a trei ritmuri de bază în banda alfa în starea de veghe relaxată: ritmul alfa în derivațiile occipitale, ritmul miu rolandic, și o a treia componentă. Există două mecanisme talamice ale acestor ritmuri: un firing în salve sau burst-uri repetitiv numit high-threshold (HT) bursting, ce are loc într-un subset specializat de neuroni talamocorticali (TC), și cuplarea acestor neuroni prin joncțiuni gap. Burstingul repetitiv HT are o frecvență ce crește cu starea de depolarizare, putând intra și în banda theta-delta (2-7 Hz) în fazele precoce ale somnului și într-o serie de afecțiuni neurologice și psihiatrice [25]. Într-un nou studiu din 2007 al acelorași autori se arată că HT bursting al neuronilor talamocorticali din LGN, survenit la potențiale prag de peste -55 mV, poate duce la cuplarea prin joncțiuni gap a acestor neuroni atât în sincronie de fază cât și în antifază, cele două moduri de cuplare alternând adeseori spontan, ceea ce explică creșterea și descreșterea ritmurilor talamice alfa și theta [26]. Într-un studiu din 2011, Hughes et al. arată că deși ritmul EEG alfa este considerat ca un semn al stării de repaus a creierului, el este de fapt asociat și cu percepția, prin bursting-ul neuronilor TC HT, iar interneuronii GABAergici pot inhiba modul convențional de releu al acestor neuroni, ducând la un framing temporal eficient al neuronilor talamici de releu. Acționând cu inhibitori de joncțiuni gap precum carbenoxolona sau 18β-glycyrrhetinic acid, administrate prin microdializă inversă direct în LGN, autorii au demonstrat supresia ritmurilor alfa EEG și din LGN la pisici într-un status comportamental normal [27]. Un alt grup, cel al lui Donald Katz, demonstrează că ritmurile alfa-miu corticale (7-12 Hz), atribuite stării de veghe de repaus, anticipării, crizelor comițiale, sau memoriei de lucru (numită și de scurtă durată), apar și în cortexul primar gustativ al șobolanilor în stare de veghe, revelând trei ritmuri de rețea în banda 7-12 Hz distincte într-un singur experiment: un ritm de 11 Hz precoce indus de gust, al cărui prim vârf este un potențial evocat gustativ cu latență redusă, un ritm târziu (la 750-850 ms de la debutul stimulului) de aproximativ 7 Hz, și un ritm vârf-undă spontan cu frecvență de vârf de 9 Hz, apărut și mai târziu, ce denotă reducerea atenției și a stării de excitare [28]. Aceste descoperiri se bazează și pe studiile anterioare ale lui Katz, Simon și Nicolelis [29] ce arată răspunsuri dinamice multimodale ale neuronilor din cortexul gustativ la șobolani în stare de veghe, și Fontanini și Katz [30] ce demonstrază activitate EEG în banda 7-12 Hz în cortexul gustativ al șobolanului ca răspuns la încetarea autoadminsitrării de lichide. Devilbiss & Waterhouse [31] demonstrează pe șobolani în stare de veghe efectele stimulării tonice provenite din locus coeruleus (nucleu ce trimite proiecții noradrenergice în creierul anterior) asupra răspunsurilor neuronilor talamici din nucleul ventral postero-medial și neuronilor corticali din cortexul somatosenzitiv (barrel field cortical neurons) la stimuli senzitivi. Studiul recent al lui Niu et al. [32] analizează influențele modulatoare ale stimulării câmpului receptor non-clasic (extra-clasic) asupra activității neuronale de rețea din ariile vizuale evocate de stimulii vizuali confinați într-un câmp receptor. Autorii au utilizat înregistrări de potențiale locale de câmp obținute cu un array de 16 microelectrozi (MEA) (diametru 50 m, spațiați la 350 m) implantat în aria V1 la 5 șobolani Long-Evans de 2-4 luni, iar conectivitatea funcțională dinamică între microariile înregistrate a fost estimată prin cauzalitatea Granger, ducând la determinarea unei matrici p limitată cu diferite niveluri de semnificație , cu calcularea ulterioară a 4 parametri ce descriu conectivitatea funcțională a populației neuronale: tăria medie a conexiunilor (mGC), densitatea conexiunilor (D), coeficientul de clustering (C), și lungimea căilor (L).

În concluzie, utilizând un sistem EEG de construcție proprie pentru înregistrări de suprafață în 8 derivații bipolare am putut pune în evidență la șobolan în stare de veghe relaxată un ritm alfa în derivațiile parieto-occipitale care este suprimat reversibil la iluminare puternică aplicată în câmpul vizual.

Capitolul VIII – REFERINȚE

Fisher, R.S., et al., Epileptic seizures and epilepsy: definitions proposed by the International League Against Epilepsy (ILAE) and the International Bureau for Epilepsy (IBE). Epilepsia, 2005. 46(4): p. 470-2.

Engel, J., Jr., ILAE classification of epilepsy syndromes. Epilepsy Res, 2006. 70 Suppl 1: p. S5-10.

Kandel, E.R., J.H. Schwartz, and T.M. Jessell, Principles of neural science. 4. ed. 2000, : McGraw-Hill. xli, 1414 s.

Scheffer, I.E., et al., ILAE classification of the epilepsies: Position paper of the ILAE Commission for Classification and Terminology. Epilepsia, 2017. 58(4): p. 512-521.

Victor, M., A.H. Ropper, and R.D. Adams, Adams and Victor's Principles of neurology. 9. ed. 2009, : Medical Publishing Division, McGraw-Hill.

Noachtar, S., et al., [Semiologic classification of epileptic seizures]. Nervenarzt, 1998. 69(2): p. 117-26.

Penfield, W., Epileptogenic lesions. Acta Neurol Psychiatr Belg, 1956. 56(2): p. 75-88.

Steinlein, O.K., Preface. Genetics of epilepsy. Prog Brain Res, 2014. 213: p. vii.

Berger H. Über das elektrenkephalogramm des menschen. Arch Psychiatr Nervenkr. 1929;87:527-70.

von Stein A, Chiang C, König P. Top-down processing mediated by interareal synchronization. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97(26):14748-53.

von Stein A, Sarnthein J. Different frequencies for different scales of cortical integration: from local gamma to long range alpha/theta synchronization. Int J Psychophysiol. 2000;38(3):301-13.

Bai L, Huang X, Yang Q, Wu JY. Spatiotemporal patterns of an evoked network oscillation in neocortical slices: coupled local oscillators. J Neurophysiol. 2006;96(5):2528-38. Epub 006 Jul 26.

Bao W, Wu JY. Propagating wave and irregular dynamics: spatiotemporal patterns of cholinergic theta oscillations in neocortex in vitro. J Neurophysiol. 2003;90(1):333-41. Epub 2003 Feb 26.

Wu JY, Guan L, Bai L, Yang Q. Spatiotemporal properties of an evoked population activity in rat sensory cortical slices. J Neurophysiol. 2001;86(5):2461-74.

Bettinardi RG, Tort-Colet N, Ruiz-Mejias M, Sanchez-Vives MV, Deco G. Gradual emergence of spontaneous correlated brain activity during fading of general anesthesia in rats: Evidences from fMRI and local field potentials. Neuroimage. 2015;114:185-98.

Fransen AM, van Ede F, Maris E. Identifying neuronal oscillations using rhythmicity. Neuroimage. 2015;118:256-67.

Bruns A. Fourier-, Hilbert- and wavelet-based signal analysis: are they really different approaches? J Neurosci Methods. 2004;137(2):321-32.

Fransen AM, Dimitriadis G, van Ede F, Maris E. Distinct alpha- and beta-band rhythms over rat somatosensory cortex with similar properties as in humans. J Neurophysiol. 2016;115(6):3030-44.

Vanderwolf CH. Neocortical and hippocampal activation relation to behavior: effects of atropine, eserine, phenothiazines, and amphetamine. J Comp Physiol Psychol. 1975;88(1):300-23.

Semba K, Szechtman H, Komisaruk BR. Synchrony among rhythmical facial tremor, neocortical 'alpha' waves, and thalamic non-sensory neuronal bursts in intact awake rats. Brain Res. 1980;195(2):281-98.

Nicolelis MA, Baccala LA, Lin RC, Chapin JK. Sensorimotor encoding by synchronous neural ensemble activity at multiple levels of the somatosensory system. Science. 1995;268(5215):1353-8.

Wiest MC, Nicolelis MA. Behavioral detection of tactile stimuli during 7-12 Hz cortical oscillations in awake rats. Nat Neurosci. 2003;6(9):913-4.

Sobolewski A, Swiejkowski DA, Wróbel A, Kublik E. The 5-12 Hz oscillations in the barrel cortex of awake rats–sustained attention during behavioral idling? Clin Neurophysiol. 2011;122(3):483-9.

Castelo-Branco M, Neuenschwander S, Singer W. Synchronization of visual responses between the cortex, lateral geniculate nucleus, and retina in the anesthetized cat. J Neurosci. 1998;18(16):6395-410.

da Silva FH, van Lierop TH, Schrijer CF, van Leeuwen WS. Organization of thalamic and cortical alpha rhythms: spectra and coherences. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1973;35(6):627-39.

Rougeul-Buser A, Buser P. Rhythms in the alpha band in cats and their behavioural correlates. Int J Psychophysiol. 1997;26(1-3):191-203.

Chatila M, Milleret C, Rougeul A, Buser P. Alpha rhythm in the cat thalamus. C R Acad Sci III. 1993;316(1):51-8.

Bouyer JJ, Tilquin C, Rougeul A. Thalamic rhythms in cat during quiet wakefulness and immobility. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1983;55(2):180-7.

Buzsáki G. The thalamic clock: emergent network properties. Neuroscience. 1991;41(2-3):351-64.

Steriade M. Grouping of brain rhythms in corticothalamic systems. Neuroscience. 2006;137(4):1087-106. Epub 2005 Dec 15.

Steriade M, McCormick DA, Sejnowski TJ. Thalamocortical oscillations in the sleeping and aroused brain. Science. 1993;262(5134):679-85.

Hughes SW, Lorincz M, Cope DW, Blethyn KL, Kekesi KA, Parri HR, et al. Synchronized oscillations at alpha and theta frequencies in the lateral geniculate nucleus. Neuron. 2004;42(2):253-68.

Hughes SW, Crunelli V. Thalamic mechanisms of EEG alpha rhythms and their pathological implications. Neuroscientist. 2005;11(4):357-72.

Hughes SW, Crunelli V. Just a phase they're going through: the complex interaction of intrinsic high-threshold bursting and gap junctions in the generation of thalamic alpha and theta rhythms. Int J Psychophysiol. 2007;64(1):3-17. Epub 2006 Sep 25.

Hughes SW, Lorincz ML, Blethyn K, Kekesi KA, Juhasz G, Turmaine M, et al. Thalamic Gap Junctions Control Local Neuronal Synchrony and Influence Macroscopic Oscillation Amplitude during EEG Alpha Rhythms. Front. 2011;2:193.(doi):10.3389/fpsyg.2011.00193. eCollection 2011.

, Fontanini A, Kramer MA, Jones-Lush LM, Kopell NJ, Katz DB. Cortical networks produce three distinct 7-12 Hz rhythms during single sensory responses in the awake rat. J Neurosci. 2010;30(12):4315-24.

Katz DB, Simon SA, Nicolelis MA. Dynamic and multimodal responses of gustatory cortical neurons in awake rats. J Neurosci. 2001;21(12):4478-89.

Fontanini A, Katz DB. 7 to 12 Hz activity in rat gustatory cortex reflects disengagement from a fluid self-administration task. J Neurophysiol. 2005;93(5):2832-40. Epub 004 Dec 1.

Devilbiss DM, Waterhouse BD. The effects of tonic locus ceruleus output on sensory-evoked responses of ventral posterior medial thalamic and barrel field cortical neurons in the awake rat. J Neurosci. 2004;24(48):10773-85.

Niu X, Shi L, Wan H, Wang Z, Shang Z, Li Z. Dynamic functional connectivity among neuronal population during modulation of extra-classical receptive field in primary visual cortex. Brain Res Bull. 2015;117:45-53.

[1] Berger H. Über das elektrenkephalogramm des menschen. Arch Psychiatr Nervenkr. 1929;87:527-70.

[2] von Stein A, Chiang C, König P. Top-down processing mediated by interareal synchronization. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97(26):14748-53.

[3] von Stein A, Sarnthein J. Different frequencies for different scales of cortical integration: from local gamma to long range alpha/theta synchronization. Int J Psychophysiol. 2000;38(3):301-13.

[4] Bai L, Huang X, Yang Q, Wu JY. Spatiotemporal patterns of an evoked network oscillation in neocortical slices: coupled local oscillators. J Neurophysiol. 2006;96(5):2528-38. Epub 006 Jul 26.

[5] Bao W, Wu JY. Propagating wave and irregular dynamics: spatiotemporal patterns of cholinergic theta oscillations in neocortex in vitro. J Neurophysiol. 2003;90(1):333-41. Epub 2003 Feb 26.

[6] Wu JY, Guan L, Bai L, Yang Q. Spatiotemporal properties of an evoked population activity in rat sensory cortical slices. J Neurophysiol. 2001;86(5):2461-74.

[7] Bettinardi RG, Tort-Colet N, Ruiz-Mejias M, Sanchez-Vives MV, Deco G. Gradual emergence of spontaneous correlated brain activity during fading of general anesthesia in rats: Evidences from fMRI and local field potentials. Neuroimage. 2015;114:185-98.

[8] Fransen AM, van Ede F, Maris E. Identifying neuronal oscillations using rhythmicity. Neuroimage. 2015;118:256-67.

[9] Bruns A. Fourier-, Hilbert- and wavelet-based signal analysis: are they really different approaches? J Neurosci Methods. 2004;137(2):321-32.

[10] Fransen AM, Dimitriadis G, van Ede F, Maris E. Distinct alpha- and beta-band rhythms over rat somatosensory cortex with similar properties as in humans. J Neurophysiol. 2016;115(6):3030-44.

[11] Vanderwolf CH. Neocortical and hippocampal activation relation to behavior: effects of atropine, eserine, phenothiazines, and amphetamine. J Comp Physiol Psychol. 1975;88(1):300-23.

[12] Semba K, Szechtman H, Komisaruk BR. Synchrony among rhythmical facial tremor, neocortical 'alpha' waves, and thalamic non-sensory neuronal bursts in intact awake rats. Brain Res. 1980;195(2):281-98.

[13] Nicolelis MA, Baccala LA, Lin RC, Chapin JK. Sensorimotor encoding by synchronous neural ensemble activity at multiple levels of the somatosensory system. Science. 1995;268(5215):1353-8.

[14] Wiest MC, Nicolelis MA. Behavioral detection of tactile stimuli during 7-12 Hz cortical oscillations in awake rats. Nat Neurosci. 2003;6(9):913-4.

[15] Sobolewski A, Swiejkowski DA, Wróbel A, Kublik E. The 5-12 Hz oscillations in the barrel cortex of awake rats–sustained attention during behavioral idling? Clin Neurophysiol. 2011;122(3):483-9.

[16] Castelo-Branco M, Neuenschwander S, Singer W. Synchronization of visual responses between the cortex, lateral geniculate nucleus, and retina in the anesthetized cat. J Neurosci. 1998;18(16):6395-410.

[17] da Silva FH, van Lierop TH, Schrijer CF, van Leeuwen WS. Organization of thalamic and cortical alpha rhythms: spectra and coherences. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1973;35(6):627-39.

[18] Rougeul-Buser A, Buser P. Rhythms in the alpha band in cats and their behavioural correlates. Int J Psychophysiol. 1997;26(1-3):191-203.

[19] Chatila M, Milleret C, Rougeul A, Buser P. Alpha rhythm in the cat thalamus. C R Acad Sci III. 1993;316(1):51-8.

[20] Bouyer JJ, Tilquin C, Rougeul A. Thalamic rhythms in cat during quiet wakefulness and immobility. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1983;55(2):180-7.

[21] Buzsáki G. The thalamic clock: emergent network properties. Neuroscience. 1991;41(2-3):351-64.

[22] Steriade M. Grouping of brain rhythms in corticothalamic systems. Neuroscience. 2006;137(4):1087-106. Epub 2005 Dec 15.

[23] Steriade M, McCormick DA, Sejnowski TJ. Thalamocortical oscillations in the sleeping and aroused brain. Science. 1993;262(5134):679-85.

[24] Hughes SW, Lorincz M, Cope DW, Blethyn KL, Kekesi KA, Parri HR, et al. Synchronized oscillations at alpha and theta frequencies in the lateral geniculate nucleus. Neuron. 2004;42(2):253-68.

[25] Hughes SW, Crunelli V. Thalamic mechanisms of EEG alpha rhythms and their pathological implications. Neuroscientist. 2005;11(4):357-72.

[26] Hughes SW, Crunelli V. Just a phase they're going through: the complex interaction of intrinsic high-threshold bursting and gap junctions in the generation of thalamic alpha and theta rhythms. Int J Psychophysiol. 2007;64(1):3-17. Epub 2006 Sep 25.

[27] Hughes SW, Lorincz ML, Blethyn K, Kekesi KA, Juhasz G, Turmaine M, et al. Thalamic Gap Junctions Control Local Neuronal Synchrony and Influence Macroscopic Oscillation Amplitude during EEG Alpha Rhythms. Front. 2011;2:193.(doi):10.3389/fpsyg.2011.00193. eCollection 2011.

[28] Tort AB, Fontanini A, Kramer MA, Jones-Lush LM, Kopell NJ, Katz DB. Cortical networks produce three distinct 7-12 Hz rhythms during single sensory responses in the awake rat. J Neurosci. 2010;30(12):4315-24.

[29] Katz DB, Simon SA, Nicolelis MA. Dynamic and multimodal responses of gustatory cortical neurons in awake rats. J Neurosci. 2001;21(12):4478-89.

[30] Fontanini A, Katz DB. 7 to 12 Hz activity in rat gustatory cortex reflects disengagement from a fluid self-administration task. J Neurophysiol. 2005;93(5):2832-40. Epub 004 Dec 1.

[31] Devilbiss DM, Waterhouse BD. The effects of tonic locus ceruleus output on sensory-evoked responses of ventral posterior medial thalamic and barrel field cortical neurons in the awake rat. J Neurosci. 2004;24(48):10773-85.

[32] Niu X, Shi L, Wan H, Wang Z, Shang Z, Li Z. Dynamic functional connectivity among neuronal population during modulation of extra-classical receptive field in primary visual cortex. Brain Res Bull. 2015;117:45-53.

1. Fisher, R.S., et al., Epileptic seizures and epilepsy: definitions proposed by the International League Against Epilepsy (ILAE) and the International Bureau for Epilepsy (IBE). Epilepsia, 2005. 46(4): p. 470-2.

2. Engel, J., Jr., ILAE classification of epilepsy syndromes. Epilepsy Res, 2006. 70 Suppl 1: p. S5-10.

3. Kandel, E.R., J.H. Schwartz, and T.M. Jessell, Principles of neural science. 4. ed. 2000, New York, N.Y.: McGraw-Hill. xli, 1414 s.

4. Scheffer, I.E., et al., ILAE classification of the epilepsies: Position paper of the ILAE Commission for Classification and Terminology. Epilepsia, 2017. 58(4): p. 512-521.

5. Victor, M., A.H. Ropper, and R.D. Adams, Adams and Victor's Principles of neurology. 9. ed. 2009, New York: Medical Publishing Division, McGraw-Hill.

6. Noachtar, S., et al., [Semiologic classification of epileptic seizures]. Nervenarzt, 1998. 69(2): p. 117-26.

7. Penfield, W., Epileptogenic lesions. Acta Neurol Psychiatr Belg, 1956. 56(2): p. 75-88.

8. Steinlein, O.K., Preface. Genetics of epilepsy. Prog Brain Res, 2014. 213: p. vii.