Cortical Seizure Patterns in Multidimensional View: The Information Content of Equipotential Maps

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Abstract
Summary: Seizure patterns elicited by penicillin, pentylenetetrazol, or electrical stimulation were recorded from 16 electrodes at 1‐ and 2‐mm distances in a square grid. An IBM 360/44 computer was programmed to calculate the potential fields and to print them as equipotential maps every 2, 4, or 8 msec, and the paths of the positive and negative maxima of the fields were drawn. The positive potential fields usually move in a preferred direction whereas the negative fields often remain stationary. The paths are seldom straight lines. Regularity of the EEG pattern is caused by potential fields that maintain their path of propagation. Potential gradients are steeper on the leading than on the trailing edges of the fields. At cytoarchitectonic borders the fields are often distorted or disappear. Traveling waves are frequent, the equipotential lines usually elliptical in the direction of propagation. Sometimes a traveling phenomenon is simulated by sequential activation of two generators. Since potential fields tend to follow the same path, they must leave a trail of facilitation, thus aiding the formation of “engrams.”RÉsumé: Avec 16 électrodes disposées à 1–2 mm de distance dans une grille carrée, on a étudié le type de crises évoquées par la pénicilline, le cardiazol, ou la stimulation électrique. Un computer IBM 360/44 était programé pour calculer la distribution des potentiels et pour les inscrire sous forme de mappes chaque 2,4 ou 8 msec, où on inscrivait aussi la propagation des variations positives et négatives maximales. Le champ des potentiels se propageait habituellement dans les directions préférentielles tandis que les champs des potentiels négatifs avaient tendance à rester stationnaires. Les directions étaient rarement des lignes droites. La régularité du patron EEG est causée par les champs de potentiels qui maintiennent leur direction de propagation. Les gradients de potentiels sont plus prononcés dans les lignes de propagation que dans les lignes qui suivent les déplacements des champs. Dans les régions frontières où il y a des changements cytoarchitectoniques, les champs sont souvent déformes ou disparaissent. Les ondes de propagation sont fréquentes, les lignes équipotentielles généralement elliptiques dans la direction de la propagation. Parfois, la mise en jeu successive de deux générateurs peut donner l'impression d'un phénomène qui se déplace. Puisque les champs des potentiels ont tendance à suivre la même voie, ils doivent laisser une trace de facilitation qui aide ainsi à la formation d“‘engrammes.”RESUMEN: Se han registrado los patrones de descargas producidas por penicilina, pentylenetetrazol, o estimulación eléctrica, mediante la utilización de 16 electrodos distribuidos en “grid” cuadrangular y con 1 a 2 mm de distancia interelectrodo. Se programó un computador IBM 360/44 para calcular los campos de acción e imprimirlos en forma de mapas equipotenciales cada 2, 4, y 8 msg y se extrajeron las máximas direcciones, positiva y negativa, de los campos. Los potenciales positivos generalmente se desplazan en dirección preferida mientras que los campos negativos permanecen estacionarios. Las direcciones de desplazamiento son raramente rectilíneas. La regularidad de los patrones del EEG está producida por campos de potenciales que mantienen su dirección de propagación. Los gradientes de potencial son más acentuados en los sectores avanzados de los campos que marcan el desplazamiento que en los sectores retrasados. Estos campos habitualmente se distorsionan o desaparecen en las fronteras citoarquitectónicas. Son frecuentes las ondas que se desplazan con líneas equipotenciales, generalmente elípticas, en la dirección de la propagación. En algunas ocasiones un fenómena en desplazamiento es simulado por la activación secuencial de dos generadores. Puesto que los campos de potenciales tienen tendencia a seguir el mismo camino, deben dejar una huella de facilitacion y, po lo tanto, facilitan la formatión de “engramas.”ZUSAMMEnfassung: Durch Penicillin, Pentylenetetrazol, oder elektrische Stimulation ausgelöste Anfälle wurden von 16 quadratisch angeordneten Elektroden vom dorsalen Kaninchenkortex abgeleitet. Aus den Kurven wurden mittels Computer Aquipotentialfelder errechnet und die Bahnen positiver und negativer Maxima verfolgt. Zusammenfassung der Resultate: Potentialfelder bewegen sich üblicherweise in einer bevorzugten Richtung. Die Bewegung positiver Felder ist oft stärker ausgeprägt als die negativer Felder, die oft stationsär bleiben. Der Grad der Regelmäβigkeit der EEG – Muster spiegelt sich in der Art der Wanderung wieder: regelmäβge EEG – Muster entstehen durch Potentialfelder, die ihren Ausbreitungs‐weg beibehalten. Die Potentialgradienten sind in der Ausbreitungsrichtung der Felder üblicherweise steiler als gegen die Richtung. An cytoarchitektonischen Grenzen werden die Felder oft verformt oder verschwinden. Wanderwellen sind häufig: meistens sind dabei die Aquipotentiallinien in der Ausbreitungsrichtung elliptisch verformt, aber manchmal wird eine Wanderwelle durch sukzessive Aktivierung zweier verschiedener Generatoren vorgetäuscht. Die Tendenz der Felder, derselben Bahn zu folgen führte zu dem Schluβ, daβ Potentialfelder auf ihrem Weg eine Facilitationsspur hinterlassen und dadurch die Ausbildung von “Engrammen” begünstigen.