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Salud mental

versão impressa ISSN 0185-3325

Salud Ment vol.28 no.1 México Jan./Fev. 2005

 

Artículos originales

Mapeo cortical que muestra el efecto de las encefalinas en un foco epiléptico

Adrián Martínez1  2 

Rodrigo Fernández-Mas1 

Alejandro Valdés-Cruz1 

Victor Magdaleno-Madrigal1 

Augusto Fernández-Guardiola3 

1Subdirección de Investigación en Neurociencias del Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente, México.

2Enep Aragón, UNAM.

3Facultad de Psicología UNAM.


Resumen:

Introducción. La actividad epiléptica modifica el sistema de los opioides endógenos al aumentar su concentración al término de la fase ictal, en la fase postictal y durante la fase interictal. Este aumento genera un efecto excitador cortical que suprime el sueño de ondas lentas y el sueño de movimientos oculares rápidos. La actividad epiléptica se inicia con la aparición de una actividad epileptiforme interictal (AEI), la cual se puede inducir con penicilina en los núcleos amigdalinos. La AEI es una herramienta muy usada para determinar la localización de un foco epiléptico, la cual se describe como la aparición abrupta de espigas o de ondas agudas en el electroencefalograma (EEG). En el presente trabajo se utilizó esta herramienta para estudiar la participación del sistema opioide en la instalación y la propagación de la actividad epileptiforme inducida en la amígdala del lóbulo temporal. La epileptogénesis se estudió utilizando la AEI amigdalina para observar los cambios inducidos por los opioides y su antagonista en la ocurrencia de la actividad interictal por medio de un histograma de eventos. La propagación se estudió empleando la técnica del mapeo topográfico cortical, el cual nos muestra los componentes de frecuencia del EEG por medio del espectro de potencia, así como la evolución de los patrones rítmicos del EEG.

El objetivo del presente estudio fue analizar el efecto de las encefalinas en la actividad epiléptica inducida por la penicilina en la amígdala del lóbulo temporal y su propagación hacia la corteza cerebral.

Método. Se utilizaron 15 ratas macho de la cepa Wistar, en preparación aguda y anestesiadas con uretano (1.2 gr/kg i.p.). Se dirigió un electrodo bipolar de acero inoxidable unido a una cánula hacia el núcleo basolateral amigdalino izquierdo y un electrodo bipolar concéntrico hacia el núcleo basolateral amigdalino derecho.

Se realizaron dos tipos de registro cortical: un mapeo global y otro de áreas restringidas. El primero consistió en la colocación de una matriz de 16 electrodos de acero inoxidable (tras eliminar los electrodos del vértex) sobre el cráneo, procurando que la punta del electrodo tocara la corteza y cubriendo toda la corteza cerebral. El segundo se realizó colocando sobre la corteza cerebral una matriz cuadrada de 4x4mm, que contenía 16 electrodos distribuidos equidistantemente. El registro cortical se obtuvo colocando la matriz cuadrada en cuatro posiciones diferentes, a fin de cubrir así toda la corteza cerebral.

A los grupos experimentales se administró penicilina G sódica (Pn), que se inyectó en los núcleos amigdalinos para realizar registros corticales. En el caso del mapeo global, las encefalinas [D-Ala2]-metionina y [D-Ala2]-leucina se aplicaron tópicamente en los núcleos amigdalinos; a su vez la naloxona fue administrada sistémicamente.

Las señales analógicas se grabaron en cinta de video y paralelamente se digitalizaron en una estación de trabajo HP. El análisis fuera de línea se realizó de la siguiente forma: a) la señal grabada en las cintas de video se transfirió a una computadora de uso específico, utilizando la AEI amigdalina para realizar los histogramas de eventos; b) la señal digitalizada del EEG, que se obtuvo del mapeo global, se utilizó para obtener el análisis espectral, el cual consistió en elaborar imágenes en color de mapas en el dominio del tiempo y la frecuencia con el programa RBEAM. El registro de la actividad eléctrica cerebral obtenida por la matriz cuadrada sólo se analizó visualmente.

Al final de cada experimento se procedió a perfundir la sangre y a fijar intracardialmente el cerebro con formaldehído al 10%. Para verificar los sitios de registro e inyección subcorticales, se utilizó la técnica del procedimiento rápido.

Resultados. En el registro cortical se observó, en la situación control, una actividad lenta en forma de husos, en todos los canales, inducida por el uretano. La aplicación de Pn en los núcleos amigdalinos indujo una actividad epileptiforme de la siguiente forma; aparición inmediata después de su aplicación y un aumento gradual de su amplitud hasta estabilizarse a los 5-10 minutos de su aplicación.

Con el análisis del mapeo global en el dominio de las frecuencias, se observó el siguiente orden de propagación de la AEI amigdalina: se inició en las cortezas temporal, prefrontal y frontal ipsilateral; después apareció en las cortezas prefrontal y frontal, y, por último, en la corteza temporal contralateral. En el dominio del tiempo, se observó un dipolo eléctrico que generó una espiga interictal en la corteza cerebral.

Los mapeos de las áreas restringidas mostraron la localización frontotemporal ipsilateral de la AEI y su propagación. Los datos revelan una activación cortical medial antero-posterior de inten sidad decreciente hacia las regiones occipitales.

La aplicación de las encefalinas [D-Ala2]-metionina y la [D-Ala2]-leucina, no produjo actividad epiléptica, pero sí se observó un aumento en la basal del EEG de la actividad epileptiforme cortical y una disminución de la amplitud y la frecuencia de la AEI amigdalina. La naloxona produjo un efecto facilitador, ya que su administración indujo crisis focales y generalizadas electrocorticográficas.

Conclusiones. Considerando que la aplicación de Pn focal es un modelo confiable de espigas interictales, de paroxismos y de crisis generalizadas, su aplicación en el cerebro de la rata mostró una propagación de la actividad epileptiforme amigdalina que se dirigió más hacia las cortezas prefrontales que a la amígdala contralateral.

Nuestros resultados muestran que las encefalinas producen un doble efecto. El primero consiste en un aumento en la basal del EEG en las áreas corticales temporales, que podrían estar partici pando en los mecanismos de propagación. El segundo efecto es la inhibición de los mecanismos de instalación de la epilepsia. El efecto de inhibición generado por las encefalinas fue revertido por la naloxona.

Palabras clave: Epilepsia; amígdala; penicilina; mapeo cortical; encefalinas

Abstract:

Introduction. Epileptic activity modifies the endogenous opioid system by increasing its levels at the end of the ictal phase, and in post-ictal and interictal phases. This increase originates a cortical excitatory effect which suppresses both slow wave sleep and REM. The epileptic activity is initiated with the presence of interictal epileptiform activity, which may be induced through penicillin administration into amygdaline nuclei. Interictal epileptiform activity is a widely employed tool used to determine the localization of epileptic foci characterized by the sudden presence of spikes or acute waves in an electroencephalogram (EEG). In the present work, this tool was used to study the participation of the opioid system in the installation and propagation of epileptic activity induced in temporal lobe amygdala. In the epiloptogenetic study, amygdaline interictal epileptiform activity was used to assess changes induced by opioids and an antagonist in the occurrence of interictal activity using an event histogram. Propagation was studied with the cortical topographic mapping technique, which shows EEG frequency components in a power spectrum, as well as the rhythmic EEG patterns.

The aim of the present study was to analyze the effect of enkephalins on epileptiform activity induced with penicillin in tem poral lobe amygdala and its propagation to the cerebral cortex. Method. Fifteen male Wistar rats were submitted to an acute preparation; they were anesthetized with urethane (1.2 g/kg, i.p.). A stainless steel bipolar electrode provided with a cannula was directed toward the left amygdaline basolateral nucleus and a second concentric bipolar electrode to the right amygdaline basolateral nucleus.

Two types of cortical recordings were carried out: global mapping and restricted areas. The first consisted of the placement of a 16 stainless steel electrode matrix (in which the electrodes from the vertex were removed) on the scalp, taking care that the tips of the electrodes were in contact with the cortex; this arrangement covered the whole cerebral cortex. The second involved a 4x4mm square matrix consisting of 16 equidistant electrodes placed on the cerebral cortex. The cortical recording was a result of placing this matrix in four different positions so that the whole cerebral cortex was monitored.

To monitor cortical recordings, experimental groups were injected penicillin into the amygdaline nuclei. To perform global mapping, enkephalins, [D-ala]-methionine and [D-ala]-leucine, were topically applied into the amygdaline nuclei and naloxone was administered systemically.

Analogical signals were recorded in a video-tape and were digitized in parallel with an HP workstation. Off-line analysis was carried as follows: a) information recorded in video-tapes was acquired in a computer designed for this purpose, using amygdaline interictal epileptiform activity to plot event histograms; b) EEG digitized signal, obtained from global mapping, was used to obtain a spectral analysis, consisting of color images maps in time and frequency domains, using RBEAM software. The recording of electrical activity obtained with the square matrix was visually analyzed only.

At the end of each experiment, animals were perfused and each brain was fixed intracardially with 10% formaldehyde. To verify the recording and sub-cortical injection sites, the rapid procedure was used.

Results. During control stages, cortical records showed slow activity in the form of spindles in all the recording channels; this was due to urethane. Penicillin administration in amygdaline nuclei induced epileptiform activity with a specific pattern: immediate appearance after penicillin application with a gradual increase in amplitude until stabilization was reached within 5-10 minutes of administration.

Analyses of global mapping in the frequency domain showed a specific mode of amygdaline interictal epileptiform activity propagation, starting in ipsilateral temporal, prefrontal and fron tal cortices, appearing subsequently in contralateral prefrontal and frontal cortices, and finally in temporal cortex. In the time domain spectrum, an electric dipole generating an interictal spike was found in cerebral cortex.

Restricted areas mapping approach showed interictal epileptiform activity and its propagation along the ipsilateral fronto-temporal region. Data revealed an antero-posterior medial cortical activation spreading with decreasing intensity toward occipital regions.

Application of enkephalins-[D-ala]-methionine and [D-ala]-leucine produced no epileptic activity, but an increase in basal EEG of cortical epileptiform activity was detected, as well as a decrease in amplitude and frequency of amygdaline epileptiform activity. Naloxone originated a facilitatory effect, since its administration induced focal and generalized electrocorticographic seizures. Conclusions. Focal penicillin is a reliable model of interictal spikes, paroxysms and generalized seizures. The study in rats showed a propagation of epileptic activity to prefrontal cortices prior to contralateral amygdala.

Our results showed that enkephalins produced a double effect. First, they originated an increase in basal EEG in temporal cortical areas, as well as a putative participation in propagation mechanisms. Second, they exerted an inhibitory effect on epilepsy installation mechanisms. The inhibitory effect originated by enkephalins was reverted by naloxone.

Key words: Epilepsy; amygdala; penicillin; cortical mapping; enkephalins

Texto completo disponible solo en PDF

Agradecimientos

Agradecemos el apoyo en la realización de este proyecto a: INPRFM (SSA) 3220, CONACYT 3389-P y 31771-N y DGAPA-UNAM IN-204102. La asistencia técnica de Alfredo Martínez, Alejandro Rubio y Bernardo Contreras. A Raúl Cardoso y José Luis Calderón por las ilustraciones. A Marcela Sánchez por la revisión del inglés.

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Recibido: 18 de Junio de 2004; Aprobado: 06 de Agosto de 2004

Correspondencia: Dr. Adrián Martínez. Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente. Calzada México-Xochimilco 101, col. San Lorenzo Huipulco 14370 México, D.F. E-mail: adrianmc@imp.edu.mx

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