Epileptogenic Sleep-Related Slow Oscillations
NREMS wordt gekenmerkt door een langzame (<1 Hz) oscillatie tussen depolariserende (“up state”) en hyperpolariserende (“down state”) fasen in individuele corticale neuronen (Fig. 1D). Dit neuronale effect wordt weerspiegeld in vergelijkbare frequentie EEG oscillaties – in de mate dat dit ritme wordt gesynchroniseerd in grote populaties van neuronen., Onder omstandigheden van hoge synchronisatie omvat het EEG dat overeenkomt met de” up-toestanden ” een hoge vermogensrepresentatie van bijna het gehele spectrum van frequenties, evenals fase-specifieke EEG-golven, zoals K-complexen en spindels. Op het eencellige niveau zijn de ” up toestanden “perioden van verhoogde prikkelbaarheid (hoewel specifieke celtypen in bepaalde hersengebieden, tijdens bepaalde fasen van NREMS, niet kunnen deelnemen aan deze”verhoogde prikkelbaarheid”). Kan deze bistability bijdragen aan epileptogenese tijdens NREMS? En zo ja, Hoe (zie Scharfman and Buckmaster, 2014)?,het is aangetoond dat
slaapstadia de menselijke activiteit van één neuron beïnvloeden in gebieden die aanvallen veroorzaken. Het meest illustratieve van het epileptogene potentieel van NREMS is de aangetoonde verandering van de ontstekingseigenschappen van corticale neuronen, een verandering die in NREMS de grenzen uitdaagt tussen de vier categorieën corticale neuronen zoals beschreven in in vitro studies (regular spiking, fast spiking, fast ritmic bursting, en intrinsiek barstende neuronen). NREMS is voorstander van het verschijnen van neuronaal barsten (Fig. 1D en E). Sensorische reacties lijken sterker in “down states” dan in ” up states.,”Echter, van bijzonder belang voor nachtelijke epileptogenese kan de overgang naar de” up state”, die wordt vergemakkelijkt door TC barsten. De langzame oscillatie is aangetoond een nonstationariteit van de zintuiglijke opgeroepen potentialen te vormen, die een maximum bereiken tijdens de negatieve-naar-positieve helling van K-complexen en deltagolven bij de overgang van “omlaag” naar “omhoog” toestand.,
niet minder relevant voor epileptogenese is het feit dat de hyperpolarisaties van de “down state” perioden geen synaptische remming weerspiegelen, maar eerder disfacilitatie (gebrek aan prikkelende inputs) en sommatie van Ca2+- en Na+-afhankelijke uitgaande K+stroom., Er is een verhoogde membraanweerstand, maximaal aan het einde van de benedentoestand, die (a) distale synaptische input over proximale input kan bevoordelen (het grotere stroomverlies van distale input door hun langere cellulaire paden vermindert), en zo niet-specifiek over specifieke TC-input, en langer-over kortere-waaier corticocorticale input; (b) voorkeur, niet-discriminerend, om het even welke input die groot genoeg zal zijn om deze hyperpolarisatie te overwinnen. Beide vooroordelen zouden waarschijnlijk de voorkeur geven aan generalisatie en verspreiding van epileptiforme activiteit., De mechanismen die ten grondslag liggen aan disfacilitatie zijn niet bekend, maar ze kunnen adenosine-gemedieerde depressie van presynaptische afgifte omvatten, aangezien de adenosineniveaus vóór het begin van de slaap maximaliseren en verder toenemen tot micromolaire niveaus tijdens epileptische activering.
het karakteristieke K-complex van Fase 2 NREMS (Fig. 1A) wordt beschouwd als een solitaire voorloper van delta ritme golven, die een overgang van een stabiele lage vuursnelheid van corticale activiteit naar een instabiele hoge vuursnelheid. Epileptische ontladingen—zowel gegeneraliseerde als focale-hebben de neiging om te cluster rond K-complexen., Maar is deze clustering bewijs van een invloed van K-complex-gerelateerd mechanisme op epileptogene activiteit? Soortgelijke clustering is gemeld rond deltagolven. Dus, de clustering kan gewoon een algemene toename van de prikkelbaarheid weerspiegelen tijdens de geactiveerde fase ” A ” van CAP (eerder uitgelegd) in plaats van K-complex-specifieke mechanismen. In het kader van een dergelijke veralgemening moet men specifiek zijn over de specifieke aspecten en de vormen van epilepsie in kwestie. Lichtere stadia van NREMS lijken het beste aanvallen te bevorderen, terwijl diepere stadia van NREMS het beste IED lijken te activeren., Bij patiënten met primaire gegeneraliseerde epilepsie wordt het optreden van spikes, polyspikes en SWD versterkt tijdens fase 2 van NREMS in combinatie met K-complexen, die door Niedermeyer “dyshormia” wordt genoemd. De laatste wordt gedefinieerd als defecte of deviant opwinding, waarbij het epileptische K-complex wordt gevonden gelokaliseerd Midden-anterior-frontaal in plaats van op de top. Deze verschuiving suggereert een betrokkenheid van het aanvullende motorische gebied—waarvan MEG heeft aangetoond dat het uitzonderlijk actief is in de slaap (Ioannides et al., 2009).,
SWD van absenteïsme-aanvallen wordt verondersteld uit dezelfde TC-mechanismen te komen (Fig. 1E en F) die de slaapspindels uitwerken, onder voorwaarden van hypersynchrone corticale hyperexcitatie (zie Kostopoulos, 2000; Avoli, 2012). Het is vermeldenswaard dat in de experimenten die deze hypothese ondersteunen, die de ontwikkeling van SWD als transformatie van spindels na i.m. aantoonden., penicilline bij De Wakkere kat werd SWD niet geassocieerd met paroxysmale depolarisatieverschuivingen (PDSs) of andere tekenen van abnormale neuronale ontladingen; SWD werd geassocieerd met ritmische hypersynchrone EPSP–IPSP sequenties. Hetzelfde geldt voor afwezigheid ontlading in het knaagdier. Experimenten met lokale SWD geproduceerd door corticale deafferentatie of topische toepassing van grote doses convulsiva, bij dieren die slapen of onder prikkelende anesthetica, hebben inzichten opgeleverd op het membraan/neuronaal/circuit niveau in de veronderstelde mechanismen met betrekking tot slaap met epilepsie met SWD., Echter, sommige van deze bevindingen (dwz, PDSs gemeld tijdens spikes van SWD) kunnen Model SWD geassocieerd met het bepaalde dier model in plaats van SWD karakteriseren afwezigheid aanvallen van IGE. SWDs worden het best gekarakteriseerd, in gedrags gevalideerde modellen, door neuronale ontladingen die zeer synchroon maar niet abnormaal zijn; het belangrijkste is dat ze niet-convulsief zijn., In ieder geval, spindels die een reeks van depolarisaties van lagere (type I) of hogere (type II) afvuurcapaciteit (rijden op de top van een DC negativiteit) vormen een staat van relatief hogere corticale exciteerbaarheid, consistent met de correlatie van IED met spindel activiteit—een correlatie gemeld om zelfs hoger te zijn dan de correlatie met langzame–Golf activiteit en met langere spindelduur net voorafgaand aan nfle aanvallen. Spindels zijn geassocieerd met processen van neuronale plasticiteit en geheugen consolidatie., Slaapmechanismen, vergelijkbaar met die betrokken zijn bij het leren, kunnen worden gebruikt tijdens zowel epileptogenese (tot stand brengen van nieuwe verbindingen) en de expressie van aanvallen (verspreiding van prikkelbaarheid over paden “vergemakkelijkt” door de ontladingen van eerdere aanvallen). Een recent geavanceerde hypothese suggereert dat spontane hersenactiviteit—vooral de barstende activiteit tijdens de “up state” van NREMS—niet alleen synaptische homeostase kan dienen, maar ook epilepsie kan bevorderen.,
de uitdaging doet zich voor om de mechanismen die ten grondslag liggen aan spindels en K-complexen en hun rol in de convulsieuitdrukkingen te verduidelijken, omdat beide in verband worden gebracht met voorbijgaande stijgingen van prikkelbaarheid en synchronisatie, de twee voorwaarden die het meest relevant zijn voor het ontstaan van convulsies., Verder is onlangs een robuuste en zeer dynamische relatie tussen k-complexen en spindels waargenomen: tijdens de negatieve fase van K-complexen worden co-voorkomende snelle spindels geblokkeerd, meestal vervangen door een korte hoge theta frequentie uitbarsting, en meestal spindels verschijnen met een onveranderlijk hogere spectrale frequentie (met ongeveer 1 Hz) (Kokkinos et al., 2013). Naast wordt voorafgegaan en gevolgd door neuronale depolarisatie (Steriade and MacCarley, 2005), de disfacilitatie tijdens de langzame negatieve golf van een KC (Cash et al.,, 2009) resulteert in een verhoogde membraanweerstand, die niet-specifieke input aan verre dendritische plaatsen veel efficiënter zou maken om het neuron op te wekken. Alle hierboven samengevatte kenmerken van KCs zijn compatibel met hun visie als antiarousale slaapuitdrukkingen, wat de mogelijkheid opent dat sommige aanvallen zoals afwezigheden niet aan opwinding per se kunnen worden gerelateerd, maar aan de reactie van de hersenen op het voor het handhaven van de slaap (Halász, 2015)., KCs kan nauw worden herhaald en worden gegroepeerd met spindels in Cap-activeringsperioden (Cap-A) die de slaapinstabiliteit weerspiegelen, een belangrijke determinant van het begin van aanvallen (Bonakis en Koutroumanidis, 2009)., Tenslotte hebben experimenten de thalamocorticale mechanismen betrokken die slaapspindels uitwerken in de ontwikkeling van EEG-piek – en-golfontladingen die ten grondslag liggen aan absentieaanvallen (zie Avoli, 2012; Kostopoulos, 2000), terwijl er veel elektroklinische studies zijn waarbij zowel spindels als K-complexen gecorreleerd lijken met verschillende uitdrukkingen van focale en gegeneraliseerde aanvallen (Halász, 2013, 2015; Tezer et al., 2014; Si et al., 2010; Seneviratne et al., 2015).,
Er kan worden geconcludeerd dat de langzame (<1 Hz) oscillatie van NREMS, en met name spindels, K-complexen en deltagolven, een aantal kenmerken gemeen hebben die kunnen bijdragen tot de verergering van epileptische verschijnselen. Deze effecten kunnen verband houden met de dynamische bistability van neuronale membraanpotentialen en neuronale bereidheid tot barsten en wijdverspreide synchronisatie, uitgedrukt op EEG-niveau als instabiliteit van waakzaamheid in het bijzonder met betrekking tot “A” – fasen van CAP en microarousalen.