Autonomic Dysfunction in Epilepsy: Characterization of Autonomic Cardiac Neural Discharge Associated with Pentylenetetrazol‐Induced Epileptogenic Activity

Abstract

Summary: The purpose of this study was to determine if epileptogenic activity is associated with changes in autonomic cardiac neural discharge and the development of arrhythmias. Nine cats, anesthetized with a-chloralose, received pentylenetetrazol (PTZ), 10, 20, 50, 100, 200, and 2,000 mg/kg, intravenously at 10 min intervals. The following were monitored: neural discharge from 1 to 3 postganglionic cardiac sympathetic branches (8 cats, 17 nerves) and the vagus (7 cats, 8 nerves); the electrocorticogram; blood pressure; heart rate; and lead 11 electrocardiogram. Autonomic dysfunction was manifested by: the observation that autonomic cardiac nerves did not always respond in a predictable manner to changes in blood pressure; the development of a marked increase in variability in mean autonomic cardiac sympathetic and parasympathetic neural discharge; and the fact that the very large increase in the variability of the discharge rate of parasympathetic nerves was seen after PTZ, 50 mg/kg, but did not develop until 100 mg/kg in sympathetic neural discharge. This autonomic imbalance was associated with both interictal and ictal epileptogenic activity. Almost invariably, interictal discharge occurred after PTZ, 10 mg/kg; with higher doses, the duration of ictal activity increased although interictal discharges were present. The altered cardiac autonomic neural discharge was associated with minimal epileptogenic activity in the form of interictal discharges and cardiac arrhythmias which may contribute to sudden unexplained death of the epileptic. RÉSUMÉ Le but de cette étude était de déterminer si l'activitéépileptique est associée à des changements de la décharge nerveuse du système cardiaque végétatif et à la survenue d'arythmies. Neuf chats anesthésiés au chloralose ont reçu 10, 20, 50, 100, 200 et 2000 mg/kg de pentylenetetrazol I.V. à 10 minutes d'intervalle. Les paramètres suivants ont été enregistrés et traités: la décharge nerveuse de 1 à 3 branches cardiaques sympathiques post-ganglionnaires (8 chats, 17 nerfs) et celle du netf vague (7 chats, 8 nerfs), l'électrocardiog-ramme, la pression sanguine, la fréquence cardiaque et l'électrocardiogramme en dérivation II. La dysfonc-tion du systéme autonome se manifestait par: le fait que les nerfs cardiaques végétatifs ne répondaient pas toujours comme prévu aux changements de la pression sanquine; l'apparition d'une augmentation marquée de la variabilité de la fréquence moyenne de décharge du système cardiaque sympathique et para-sympathique; enfin le fait que la très forte augmentation de variabilité de la fréquence de décharge des nerfs para-sympathiques était observée pour 50 mg/kg de pentylenetetrazol mais n'apparaissait que pour 100 mg/kg en ce qui concerne la décharge nerveuse sympathique. Ce déséquilibre végétatif était associé aussi bien à l'activité intercritique qu'à la crise elle-même. l'activité intercritique apparaissait presque toujours apres 10 mg/kg de pentylenetetrazol; pour des doses plus fortes la durée de la crise augmentait en dépit de la présence de décharges intercritiques. l'altération de la décharge nerveuse cardiaque autonome était as-sociée à une activitéèpileptique minime sous la forme de décharges intercritiques et les arythmies pouvaient contribuer au décès soudain et inexpliqué de l'animal épileptique. ZUSAMMENFASSUNG Der Zweck dieser Untersuchung war festzustellen, ob die epileptogene Aktivitat von Veränderungen in der autonomen Herzfunktion und der Entwicklung einer Arrhythmie begleitet ist. 9 Katzen wurden mit Alpha-Chloralose anaesthesiert und erhielten 10, 20, 50, 100, 200 und 2000 mg/kg Pentylentetrazol in zehnminütigen Intervallen i.v. Folgende Werte wurden gemessen: Neurale Entladungen von 1 bis 3 post-ganglionären Sympathikusästen des Herzens (8 Katzen, 17 Nerven) des Vagus (7 Katzen, 8 Nerven), das Elektrokortikogramm, Blutdruck, Pulsfrequenz, und das EKG Ableitung II. Die autonome Dysfunktion zeigte sich in folgenden Beobachtungen: Die autonomen Herznerven antworteten nicht immer in vorher-sehbarer Weise auf Veränderungen des Blutdrucks. Es erfolgte eine deutlich vermehrte Variabitität der mittleren autonomen neuralen Entladungen am Sympathikus und Parasympathikus des Herzens. Weiterhin zeigte sich, daß die große Zunahme in der Variabilität der Entladungsrate parasympathischer Nerven nach 50 mg/kg Pentylentetrazol zu sehen war, sich bei sym-pathischen Nerven erst ab 100 mg/kg entwickelte. Diese autonome Imbalance war sowohl von interik-taler wie von iktaler epileptogener Aktivitat begleitet. Interiktale Entladungen zeigten sich fast konstant nach 10 mg/kg Pentylentetrazol. Bei hoheren Dosen nahm die Dauer der iktalen Aktivität zu, obwohl auch interiktale Entladungen vorhanden waren. Die veränderte Entladung autonomer neuraler Systeme des Herzens war von minimaler epileptogener Aktivität begleitet. Sie traten in Form interiktaler Entladungen und einer kardialen Arrhythmie auf, die einen Beitrag für plötzliche unerwartete Todesfälle beim Epileptiker liefern könnten.