Epileptogenen Schlaf-Bezogene Langsamen Oszillationen
NREMS zeichnet sich durch eine langsame (<1 Hz) Oszillation zwischen depolarisierenden („Status“) und hyperpolarizing („down-state“) – Phasen in den einzelnen kortikalen Neuronen (Abb. 1D). Dieser neuronale Effekt spiegelt sich in ähnlichen Frequenz-EEG-Schwingungen wider-soweit dieser Rhythmus in großen Populationen von Neuronen synchronisiert wird., Unter Bedingungen hoher Synchronisation umfasst das den „Up-Zuständen“ entsprechende EEG eine Hochleistungsdarstellung fast des gesamten Frequenzspektrums sowie bühnenspezifische EEG-Wellen wie K-Komplexe und Spindeln. Auf der Einzelzellebene sind die“ Up-Zustände „Perioden erhöhter Erregbarkeit (obwohl bestimmte Zelltypen in bestimmten Gehirnbereichen während bestimmter Phasen von NREMS möglicherweise nicht an dieser“erhöhten Erregbarkeit“ teilnehmen). Kann diese Bistabilität zur Epileptogenese während NREMS beitragen? Und wenn ja, wie (siehe Scharfman und Buckmaster, 2014)?,Es wurde gezeigt, dass
Schlafstadien die menschliche Einzelneuronenaktivität in anfallserzeugenden Bereichen beeinflussen. Am anschaulichsten für das epileptogene Potenzial von NREMS ist die nachgewiesene Veränderung der Brenneigenschaften von kortikalen Neuronen, eine Veränderung, die in NREMS die Grenzen zwischen den vier Kategorien von kortikalen Neuronen herausfordert, die in in vitro-Studien beschrieben wurden (regelmäßiges Spicken, schnelles Spicken, schnelles rhythmisches Platzen und intrinsisch platzende Neuronen). NREMS begünstigt das Auftreten von neuronalem Platzen (Abb. 1D und E). Sensorische Reaktionen erscheinen in „Abwärtszuständen“ stärker als in „Aufwärtszuständen.,“Von besonderer Bedeutung für die nächtliche Epileptogenese kann jedoch der Übergang in den „Aufwärtszustand“ sein, der durch TC-Platzen erleichtert wird. Es hat sich gezeigt, dass die langsame Schwingung eine Nichtstationarität der sensorisch hervorgerufenen Potentiale darstellt, die während der Negativ-Positiv-Steigung von K-Komplexen und Deltawellen beim Übergang vom „Abwärts“ – zum „Aufwärts“ – Zustand ein Maximum erreichen.,
Nicht weniger relevant für die Epileptogenese ist die Tatsache, dass die Hyperpolarisationen der „Down State“ – Perioden keine synaptische Hemmung widerspiegeln, sondern Disfacilitation (Mangel an exzitatorischen Eingaben) und Summation von Ca2+-und Na+ – abhängigem äußeren K+ – Strom., Es gibt einen erhöhten Membranwiderstand, maximal am Ende des Down-Zustands, der (a) den distalen synaptischen Eingang gegenüber dem proximalen Eingang begünstigen kann (Verringerung des größeren Stromverlusts distaler Eingänge durch ihre längeren zellulären Pfade) und so unspezifisch gegenüber spezifischen TC-Eingängen und länger-über kürzere-kortikokortikale Eingaben; (b) wahllos jeden Eingang bevorzugen, der groß genug ist, um diese Hyperpolarisation zu überwinden. Beide Vorurteile würden vermutlich die Verallgemeinerung und Ausbreitung der epileptiformen Aktivität begünstigen., Die Mechanismen, die der Disfacilitation zugrunde liegen, sind nicht bekannt, können jedoch adenosinvermittelte Depressionen der präsynaptischen Freisetzung einschließen, da sich die Adenosinspiegel vor dem Einsetzen des Schlafes maximieren und während der epileptischen Aktivierung weiter auf mikromolare Spiegel ansteigen.
Der charakteristische K-Komplex von NREMS der Stufe 2 (Abb. 1A) gilt als solitärer Vorläufer von Delta-Rhythmuswellen, der einen Übergang von einer stabilen niedrigen Feuerrate kortikaler Aktivität zu einer instabilen hohen Feuerrate darstellt. Epileptische Entladungen—sowohl generalisiert als auch fokal-neigen dazu, sich um K-Komplexe zu gruppieren., Aber ist dieses Clustering ein Beweis für einen Einfluss des K-Komplex-bezogenen Mechanismus auf die epileptogene Aktivität? Ähnliche Clustering wurde um Delta-Wellen berichtet. Somit kann das Clustering einfach eine allgemeine Erhöhung der Erregbarkeit während der aktivierten Phase „A“ von CAP (früher erklärt) und nicht K-komplexspezifische Mechanismen widerspiegeln. Im Rahmen einer solchen Verallgemeinerung muss man spezifisch auf die jeweiligen Aspekte und die fraglichen Arten von Epilepsie eingehen. Leichtere Stadien von NREMS scheinen Anfälle am besten zu fördern, während tiefere Stadien von NREMS IED am besten zu aktivieren scheinen., Bei Patienten mit primärer generalisierter Epilepsie wird das Auftreten von Spikes, Polyspikes und SWD im Stadium 2 von NREMS in Verbindung mit K-Komplexen verstärkt, was von Niedermeyer als „Dyshormia“ bezeichnet wird. Letzteres ist definiert als fehlerhafte oder abweichende Erregung, bei der der epileptische K-Komplex eher in der Mitte anterior-frontal als am Scheitelpunkt lokalisiert ist. Diese Verschiebung deutet auf eine Beteiligung des ergänzenden motorischen Bereichs hin—was von MEG als außergewöhnlich aktiv im Schlaf gezeigt wurde (Ioannides et al., 2009).,
Es wurde angenommen, dass SWD von Abwesenheitsanfällen aus denselben TC-Mechanismen hervorgehen (Abb. 1E und F), die Schlafspindeln unter Bedingungen einer hypersynchronen kortikalen Übererregbarkeit entwickeln (siehe Kostopoulos, 2000; Avoli, 2012). Es ist erwähnenswert, dass in den Experimenten, die diese Hypothese unterstützen, die die Entwicklung von SWD als Transformation von Spindeln nach i. m demonstriert., penicillin bei der wachen zurückhaltenden Katze waren SWD nicht mit paroxysmalen Depolarisationsverschiebungen (PDSs) oder anderen Anzeichen abnormaler neuronaler Entladungen assoziiert; SWD waren mit rhythmischen hypersynchronen EPSP–IPSP-Sequenzen assoziiert. Gleiches gilt für die Entladung beim Nagetier. Experimente zur Untersuchung lokaler SWD, die durch kortikale Deafferentation oder topische Anwendung großer Dosen von Krämpfen bei schlafenden Tieren oder unter exzitatorischen Anästhetika hervorgerufen werden, haben auf Membran – /neuronaler/Kreisebene Erkenntnisse über die mutmaßlichen Mechanismen erbracht Schlaf zu Epilepsie mit SWD., Einige dieser Ergebnisse (dh PDSS, die während SWD-Spitzen berichtet wurden) können jedoch SWD modellieren, die mit dem jeweiligen Tiermodell assoziiert sind, anstatt SWD, die die Anfälle von IGE charakterisieren. SWDs zeichnen sich am besten in verhaltensvalidierten Modellen durch neuronale Entladungen aus, die sehr synchron, aber nicht abnormal sind.am wichtigsten sind sie nicht konvulsiv., In jedem Fall stellen Spindeln, die eine Reihe von Depolarisationen mit niedrigerer (Typ I) oder höherer (Typ II) Zündfähigkeit (Reiten auf einer DC—Negativität) darstellen, einen Zustand relativ höherer kortikaler Erregbarkeit dar, der mit der Korrelation von IED mit Spindelaktivität übereinstimmt–eine Korrelation, von der berichtet wird, dass sie sogar höher ist als die Korrelation mit langwelliger Aktivität und mit längerer Spindeldauer kurz vor NFLE-Anfällen. Spindeln wurden mit Prozessen der neuronalen Plastizität und Gedächtniskonsolidierung in Verbindung gebracht., Schlafmechanismen, ähnlich denen, die am Lernen beteiligt sind, können sowohl bei der Epileptogenese (Herstellung neuer Verbindungen) als auch bei der Expression von Anfällen (Ausbreitung der Erregbarkeit über Wege, die durch die Ableitungen früherer Anfälle „erleichtert“ werden) eingesetzt werden. Eine kürzlich fortgeschrittene Hypothese legt nahe, dass spontane Gehirnaktivität-insbesondere die platzende Aktivität während des“ Aufwärtszustands “ von NREMS—nicht nur der synaptischen Homöostase dienen, sondern auch Epilepsie fördern kann.,
Die Herausforderung besteht darin, die Mechanismen, die Spindeln und K-Komplexen zugrunde liegen, und ihre Rolle bei Anfallsausdrücken aufzuklären, da beide mit vorübergehenden Erhöhungen der Erregbarkeit und Synchronisation verbunden sind, den beiden Bedingungen, die für die Entstehung von Anfällen am relevantesten sind., Darüber hinaus wurde kürzlich eine robuste und sehr dynamische Beziehung zwischen K-Komplexen und Spindeln beobachtet: Während der negativen Phase von K-Komplexen werden gleichzeitig auftretende schnelle Spindeln blockiert, in der Regel durch einen kurzen Hoch-Theta-Frequenz-Burst ersetzt, und meistens tauchen Spindeln mit einer unveränderlich höheren Spektralfrequenz (um etwa 1 Hz) wieder auf (Kokkinos et al., 2013). Neben der neuronalen Depolarisation (Steriade und MacCarley, 2005) ging und folgte die Disfacilitation während der langsamen negativen Welle eines KC (Cash et al.,, 2009) führt zu einem erhöhten Membranwiderstand, der unspezifische Eingaben an entfernte dendritische Stellen viel effektiver machen würde, um das Neuron zu erregen. Alle oben zusammengefassten Merkmale von KCs sind mit ihrer Ansicht als antiarousale Schlafausdrücke vereinbar, was die Möglichkeit eröffnet, dass einige Anfälle wie Abwesenheiten nicht mit Erregung an sich zusammenhängen, sondern mit der Reaktion des Gehirns darauf, um den Schlaf aufrechtzuerhalten (Halász, 2015)., KCs kann eng wiederholt werden und mit Spindeln in CAP-Aktivierungszeiträumen (CAP-A) gruppiert werden, die die Schlafinstabilität widerspiegeln, eine wichtige Determinante für den Beginn eines Anfalls (Bonakis und Koutroumanidis, 2009)., Schließlich haben Experimente die thalamokortikalen Mechanismen, die Schlafspindeln ausarbeiten, in die Entwicklung von EEG-Spike-and-Wave-Entladungen verwickelt, die fehlenden Anfällen zugrunde liegen (siehe Avoli, 2012; Kostopoulos, 2000), während es viele elektroklinische Studien gibt, in denen sowohl Spindeln als auch K-Komplexe mit verschiedenen Ausdrücken fokaler und generalisierter Anfälle korreliert erscheinen (Halász, 2013, 2015; Tezer et al., 2014; Si et al., 2010; Seneviratne et al., 2015).,
Es kann geschlossen werden, dass die langsame (<1 Hz) Schwingung von NREMS und insbesondere von Spindeln, K-Komplexen und Deltawellen einige Merkmale aufweist, die zur Verschlimmerung epileptischer Phänomene beitragen können. Diese Effekte können mit der dynamischen Bistabilität neuronaler Membranpotentiale und der neuronalen Berstbereitschaft und der weit verbreiteten Synchronisation zusammenhängen, ausgedrückt auf EEG-Ebene als Instabilität der Wachsamkeit, insbesondere in Bezug auf“ A “ – Phasen von CAP und Mikroarterien.