Electrical Stimulation of the Centromedian Thalamic Nucleus in the Treatment of Convulsive Seizures: A Preliminary Report

Abstract

Summary: Five patients with clinical and EEG primary generalized or multifocal uncontrollable seizures underwent stereotaxic implantation of electrodes in both centromedian thalamic nuclei (CM). Each electrode consisted of a semiflexible array of three platinum-iridium wires, isolated except at their tips, which were separated by 4 mm. Bipolar, biphasic rectangular pulses were delivered in trains of 1 min every 5 min, alternating right and left side for sessions 2 h/day. Patients were followed for 3 months with charting of clinical seizures, daily 4-h EEG recordings from scalp and depth for 5 days and weekly thereafter. Baseline and 3-month evaluation of psychological performance through selected Beta R, Wechsler memory scale, visual discrimination, MMPI, and Zung's rated depression scale. Tests were evaluated for significant changes by the parametric student's / test and Mann Whitney nonparametric test. Clinical seizures were significantly reduced by electrical stimulation (ES), as were EEG interictal spikes and EEG slow waves. Psychological performance improved beyond that expected by reduction in seizure activity. ESCM induced a local after-discharge (AD) that progressively developed in time and intensity, and the beneficial effects outlasted ES for periods of weeks to months, suggesting that a state of hy-perexcitability of stimulated tissue, similar to “kindling,” was created by chronic ES. RÉSUMÉ 5 patients présentant des crises intractables, avec des caractéristiques cliniques et EEG généralisées primaires ou multifo-cales, ont bénéficié de l'implantation stéréotaxique d'électrodes dans les deux noyaux centromédians des thalamus. Chaque électrode était constitués d'une tige semi-flexible contenant 3 électrodes platine-iridium, isolées à leurs extrémités dislantes de 4 mm. Des impulsions bipolaires, biphasiques, rectangulaires ont été administrées par trains de 1 mn toutes les 5 mn, allerna-tivement à droite et à gauche, par séances de 2 heures par jour. Les patients ont été suivis pendant 3 mois, avec recueil des crises cliniques, d'enregistrements EEG de surface et profond de 4 heures pendant 5 jours et 1 fois par semaine par la suite. Les performances neuropsychologiques ont étéévaluées au départ et après 3 mois par les tests suivants: Beta R, échelle de mémoire de Wechsler, discrimination visuelle, MMPI et échelle de dépression de Zung, et les résultats ont étéévalués par le test t de Student et le test non paramétrique de Mann Whitney. La fréquence des crises cliniques a été significativement réduite par la stimulation électrique; il en a été de même pour les paroxysmes intercritiques et les anomalies lentes de I'EEG. Les performances neuropsychologiques ont été améliorées au-delà de ce que l'on peut attribuer à la réduction de l'activité critique. La stimulation électrique des noyaux centro-médians a produit tine post-décharge locale, qui a augmenté en durée et en intensité au fur et à mesure de la répétition des stimulations. Les effets bén-éfiques ont persisté pendant des semaines ou des mois au-delà de la période des stimulations, ce qui suggère qu'un état d'hyperexcitabilité des tissus stimulés, analogue à l'embrasement, a été créé par la stimulation électrique chronique pratiquée. RESUME Se han implantado, estereotácticamente, electrodos en ambos núcleos centromedianos del tálamo (CM) en cinco pacientes con evidencia clínica y del EEG de ataques mayores o multifocales incontrolables. Cada electrodo consistía en una serie semiflexible de tres cables de platino-iridio aislados excepto en las puntas, separadas de 4 mm. Se administraron trenes de pulso rectangulares bifásicos por electrodos bipolares de 1 min cada 5 min, alternando el lado derecho y el izquierdo, durante sesiones de 2 h/día. Los enfermos fueron seguidos durante 3 meses regis-trándose los ataques clínicos, EEG convencionales diarios de 4 h de duración y registros desde los electrodos de profundidad durante 5 días y, posteriormente, cada semana. También se practi-carón estudios basales y a los 3 meses de las pruebas psicológicas, utilizando una escala de memoria seleccionada. Beta R de Weschler, de la discriminatión visual y de los resultados de la escala de depresión de Zung. Los resultados fueron realizados para detectar cambios significativos utilizando el test de la “t” paramétrico de Student y el test no paramétrico de Mann Whitney. Los ataques clfnicos aparecieron significativamente reducidos trás la estimulacion eléctrica (ES) asi como las puntas interictales del EEG y las ondas lentas del EEG. Los resultados de los test psicológicos mostrarón una mejoría más intensa de la esperada por la reducción de la actividad de los ataque. La ESCM produjó una “post-descarga focal” que se desarrolló progresivamente en el tiempo y en intensidad y los efectos beneficiosos superaron la ES por periodos de semanas e inclusos meses lo que sugiere que la ES crónica crea un estado de hiper-excitabilidad del tejido estimulado similar al “kindling.”