Аннотация
Абсансная эпилепсия — специфическая генерализованная неконвульсивная форма эпилепсии, чаще всего встречающаяся у детей и подростков. Традиционно считается, что возникающие пик-волновые разряды являются полностью генерализованными в коре обоих полушарий, что наблюдается у людей на поверхностных электроэнцефалограммах и магнитоэнцефалограммах. Однако основное изучение механизмов этой формы эпилепсии проводится на животных, главным образом на крысах, – генетических и фармакологических моделях, поскольку необходимо измерение сигналов не только из коры, но и подкорковых структур мозга (например, таламуса, участвующего в генерации пик-волновых разрядов), что невозможно сделать на людях, у которых нет медицинских показаний для внутричерепных измерений. У животных с абсансной эпилепсией локальные потенциалы почти всегда регистрируются из одного полушария, чтобы охватить максимальное число задействованных структур мозга. При этом степень одновременности появления и прекращения абсансных пик-волновых разрядов в разных полушариях у животных практически не исследована, а сама разметка в подавляющем большинстве случаев делается на основе одного канала моторной или соматосенсорной коры. Цель данной работы – выявить различия и сходство статистических характеристик пик-волновых разрядов в двух полушариях коры на модели фармакологически вызванных судорог абсансного типа. Пик-волновые разряды являются основным энцефалографическим маркером абсансов у крыс, подвергнутых воздействию пентилентетразола. Для детектирования разрядов в работе предложен метод их автоматической разметки, оценены его чувствительность и специфичность на примере записей девяти животных. С помощью данного метода произведена разметка приступов в симметричных отведениях коры из обоих полушарий по отдельности. По результатам анализа длительности приступов оказалось, что для пяти из девяти животных распределение разрядов значимо различается между полушариями, а для других четырёх — нет. Следовательно, у крыс–моделей пик-волновая активность может быть генерализована как симметрично, так и несимметрично, что может быть обусловлено индивидуальными особенностями или различными сценариями запуска разрядов.
Литература
Coenen A, van Luijtelaar G (2003) Genetic animal models for absence epilepsy: a review of the WAG/Rij strain of rats. Behav Genet 33(6): 635–655. https://doi.org/10.1023/a:1026179013847
Marescaux C, Vergnes M, Depaulis A (1992) Genetic absence epilepsy in rats from Strasbourg - a review. J Neural Transmis Suppl 35: 37–69. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-9206-1_4
Akman O, Demiralp T, Ates N, Onat FY (2010) Electroencephalographic differences between WAG/Rij and GAERS rat models of absence epilepsy. Epilepsy Res 89(2): 185–193. https://doi.org/10.1016/j.eplepsyres.2009.12.005
van Rijn CM, Gaetani S, Santolini I, Badura A, Gabova A, Fu J, Watanabe M, Cuomo V, van Luijtelaar G, Nicoletti F, Ngomba RT (2010) WAG/Rij rats show a reduced expression of CB1 receptors in thalamic nuclei and respond to the CB1 receptor agonist, R(+)WIN55,212-2, with a reduced incidence of spike-wave discharges. Epilepsia 51(8): 1511–1521. https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2009.02510.x
Jafarian M, Esmaeil AM, Karimzadeh F (2020) Experimental Models of Absence Epilepsy. Basic Clin Neurosci 11(6): 715–726. https://doi.org/10.32598/bcn.11.6.731.1
Marescaux C, Micheletti G, Vergnes M, Depaulis A, Rumbach L, Warter JM (1984) A Model of Chronic Spontaneous Petit Mal-like Seizures in the Rat: Comparison with Pentylenetetrazol-Induced Seizures. Epilepsia 25(3): 326–331. https://doi.org/10.1111/j.1528-1157.1984.tb04196.x
Medina AE, Manhaes AC, Schmidt SL (2001) Sex differences in sensitivity to seizures elicited by pentylenetetrazol in mice. Pharmacol Biochem Behav 68(3): 591–596. https://doi.org/10.1016/s0091-3057(01)00466-x
Solmaz I, Gürkanlar D, Gökcil Z, Göksoy C, Özkan M, Erdogan E (2009) Antiepileptic activity of melatonin in guinea pigs with pentylenetetrazol-induced seizures. Neurol Res 31(9): 989–995. https://doi.org/10.1179/174313209X385545
Klioueva IA, van Luijtelaar ELJM, Chepurnova NE, Chepurnov SA (2001) PTZ-induced seizures in rats: effects of age and strain. Physiol Behav 72(3): 421–426. https://doi.org/10.1016/s0031-9384(00)00425-x
Shandra AA, Godlevsky LS (2005) Pentylenetetrazol-Induced Kindling as a Model of Absence and Convulsive forms of Epilepsy. In: Corcoran ME, Mosh´e SL (eds) Kindling 6. Advances in Behavioral Biology, 55. Springer. Boston. MA. https://doi.org/10.1007/0-387-26144-3_6
Vergnes M, Marescaux C (1992) Cortical and thalamic lesions in rats with genetic absence epilepsy. In: Marescaux C, Vergnes M, Bernasconi R (eds) Generalized Non-Convulsive Epilepsy: Focus on GABA-B Receptors. J Neur Transmis 35. Springer. Vienna. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-9206-1_5
Vinogradova LV, Koroleva VI (1993) Cortico-caudate spreading depression and seizure activity induced by systemic daily pentylenetetrazole injection in rats. Pavlov J High Nerv Act 43(4): 683–694. PMID: 8212869.
Koroleva VI, Vinogradova LV, Bures J (1993) Reduced incidence of cortical spreading depression in the course of pentylenetetrazol kindling in rats. Brain Res 608(1): 107–114. https://doi.org/10.1016/0006-8993(93)90780-q
Crunelli V, Leresche N (2002) Childhood absence epilepsy: Genes, channels, neurons and networks. Nat Rev Neurosci 3: 371–382. https://doi.org/10.1038/nrn811
Vinogradova LV, Vinogradov VY, Kuznetsova GD (2006) Unilateral cortical spreading depression is an early marker of audiogenic kindling in awake rats. Epilepsy Res 71(1): 64–75. https://doi.org/10.1016/j.eplepsyres.2006.05.014
Paxinos G, Watson C (2005) The rat brain in stereotaxic coordinates. Elsevier. Amsterdam, Boston. ISBN: 9780080474120
Ovchinnikov A, Luttjohann A, Hramov A, van Luijtelaar G (2010) An algorithm for real-time detection of spike-wave discharges in rodents. J Neurosci Methods 194(1): 172–178. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2010.09.017
van Luijtelaar G, Luttjohann A, Makarov VV, Maksimenko VA, Koronovskii A, Hramov AE (2016) Methods of automated absence seizure detection, interference by stimulation, and possibilities for prediction in genetic absence models. J Neurosci Methods 260: 144–158. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2015.07.010
Grishchenko AA, Sysoeva MV, Sysoev IV (2020) Detecting the primary time scale of evolution of information properties for local field potentials in brain at absence epilepsy. Izvestiya VUZ. Appl Nonlin Dynam 28(1): 98–110. https://doi.org/10.18500/0869-6632-2020-28-1-98-110
Virtanen P, Gommers R, Oliphant TE, Haberland M, Reddy T, Cournapeau D, Burovski E, Peterson P, Weckesser W, Bright J, van der Walt SJ, Brett M, Wilson J, Jarrod Millman K, Mayorov N, Nelson ARJ, Jones E, Kern R, Larson E, Carey C, Polat I, Feng Y, Moore EW, Vand erPlas J, Laxalde D, Perktold J, Cimrman R, Henriksen I, Quintero EA, Harris CR, Archibald M, Ribeiro AH, Pedregosa F, van Mulbregt P, Contributors S (2020) SciPy 1.0: Fundamental Algorithms for Scientific Computing in Python. Nat Methods 17: 261–272. https://doi.org/10.1038/s41592-019-0686-2
Grishchenko AA, van Rijn CM, Sysoev IV (2017) Comparative Analysis of Methods for Estimation of Undirected Coupling from Time Series of Intracranial EEGs of Cortex of Rats—Genetic Models of Absence Epilepsy. Math Biol Bioinf 12(2): 317–326. https://doi.org/10.17537/2017.12.317
Grishchenko AA, Sysoeva MV, Medvedeva TM, van Rijn CM, Bezruchko BP, Sysoev IV (2020) Comparison of approaches to directed connectivity detection in application to spike-wave discharge study. Cybernet and Physics 9(2): 86–97. https://doi.org/10.35470/2226-4116-2020-9-2-86-97