睡眠紡錘体の病理学的変化ではないと考えられているが、ネットワークレベルでの関係は明らかにされていない

Spike-and-Wave Discharges Are Not Pathological Sleep Spindles, Network-Level Aspects of Age-Dependent Absence Seizure Development in Rats.

• Gábor Kozák
• Tamás Földi
• Antal Berényi

抄録

無症候性てんかんのスパイク・アンド・ウェーブ放電（SWD）は睡眠紡錘体の病理学的変化と考えられているが、そのネットワークレベルでの関係はこれまで明らかにされていなかった。視床皮質SWDの発達と一般化、およびそれに伴う睡眠関連振動の変化を観察するために、ラットの成熟期の3ヶ月間、局所場電位(LFP)と単一ユニットの記録を行った。その結果、若年期にはSWDとスピンドルは似ているように見えたが、成熟期になると異なるものになり、異なる脳状態に現れるように変化することがわかった。このように、同じネットワークから生成されているにもかかわらず、視床皮質活動の2つの異なる症状を示している可能性がある。視床皮質の活動は同じネットワークで生成されているにもかかわらず、2つの異なる特徴を持っている可能性が高い。視床皮質の活動は、既に大域的な振動が主であるが、若年期には主に局所的な振動しか現れないことを示した。これらの結果は、興奮性の高い焦点だけでは、一般化した欠席発作を引き起こすのに十分ではないことを示唆している。重要なことに、我々はまた、年齢に依存して睡眠紡錘が徐々に消失し、同時にスパイクと波が徐々に出現することを発見したが、これは両方ともエトスクイミド（ETX）を適切に投与することによって逆転させることができる。これらの観察結果から、欠神発作の発生は多段階のプロセスである可能性があり、それには皮質の介在ニューロンの機能障害と睡眠の質に悪影響を及ぼすネットワークレベルの変化が関与している可能性があると結論づけた。

Spike-and-wave discharges (SWDs) of absence epilepsy are considered as pathologic alterations of sleep spindles; however, their network-level relationship has never been convincingly revealed. In order to observe the development and generalization of the thalamocortical SWDs and the concomitant alterations of sleep related oscillations, we performed local field potential (LFP) and single unit recordings in rats for three months during their maturation. We found that while SWDs and spindles look similar in young, they become different with maturation and shift to appear in different brain states. Thus, despite being generated by the same network, they are likely two distinct manifestations of the thalamocortical activity. We show that while spindles are already mainly global oscillations, SWDs appear mainly only focally in young. They become capable to generalize later with maturation, when the out-of-focus brain regions develop a decreased inhibitory/excitatory balance. These results suggest that a hyperexcitable focus is not sufficient alone to drive generalized absence seizures. Importantly, we also found the gradual age dependent disappearance of sleep spindles coinciding with the simultaneous gradual emergence of spike and waves, which both could be reversed by the proper dosing of ethosuximide (ETX). Based on these observations we conclude that the absence seizure development might be a multi-step process, which might involve the functional impairment of cortical interneurons and network-level changes that negatively affect sleep quality.

Copyright © 2020 Kozák et al.