Effect of Macular and Peripheral Retina Coagulation on Photosensitive Epilepsy in the Forebrain Bisected Baboon, Papio Papio

Summary: The effects of macular and peripheral retina coagulation were examined in photosensitive baboons, Papio papio (PP), with or without forebrain bisection. The temporal part of the macula and surrounding retina of the left eye were coagulated with an Argon laser and later confirmed histologically. In forebrain nonbisected baboons, intermittent light stimulation of the operated eye produced bisymmetrical and bisynchronous spikes and waves and self-sustained seizures. In forebrain-bisected baboons intermittent light stimulation of the operated eye produced spikes and waves and self-sustained seizures localized to the contralateral hemisphere. Subsequent stimulation of the nonoperated eye in the same animal produced spikes and waves and seizures either bilaterally or only in the opposite hemisphere when stimulation took place during the postictal silent period in the first hemisphere. In both cases, the tonic phase of the seizure was always bilateral but asymmetrical as shown by electromyographic recordings. Based on these data, it has been hypothesized that the tonic phase is mediated, in part, through crossed interreticular pathways, by one or both cerebral hemispheres. However, data are also compatible with a possible origin of the tonic phase of the seizure being partly localized in the medial frontal cortex. Results demonstrated (1) the usefulness of laser coagulation of the temporal portion of the macula and retina for the study of the functional independence between two cerebral hemispheres, (2) the critical role of the corpus callo-sum (CC) in ^synchronization and generalization of the intermittent light stimulation (ILS)-induced seizure, (3) independent excitability of each cerebral hemisphere by the ILS, and (4) the critical role of cortical visual affer-ents for inducing epileptic phenomena in this species. RESUME Les effets d'une coagulation retinienne maculaire et peripherique ont eteetudies chez les babouins photosensibles papio papio, apres ou sans section bi-frontale. La partie temporale de la macula et la retine environnante de l'oeil gauche one ete coagulees par laser Argon, cette coagulation ayant eie confirmee ulterieurement par histologic Chez les babouins sans Dissection cerebrate anterieure, la stimulation lumineuse intermittente de l'oeil opere a produit des Pointes-Ondes bi-symetriques et bi-synchrones, et des crises auto-entretenues. Chez les babouins ayant subi une section cerebrale anterieure bilaterale, la stimulation lumineuse de l'oeil opere a produit des pointes-ondes et des crises auto-entretenues localisees sur l'hemisphere contralateral. Une stimulation ulterieure de l'oeil non opere chez le meme animal a produit des pointes-ondes et des crises soit bilaterales, soit settlement au niveau de l'hemisphere oppose, lorsque la stimulation etait effectuee pendant la periode de silence post-critique au niveau de la premiere hemisphere. Dans les deux cas, la phase tonique de la crise est toujours bilaterale mais asymetrique, comme le montrent les enregistrements eiectromyographiques. Ces donniees permettent de supposer que la phase tonique est mediee par l'un ou par les deux hemispheres cerebraux, en partie par les voies croisees inter-reticulaires. Cependant, ces resultats sont egalement compatibles avec une origine possible de la phase tonique des crises au niveau du cortex frontal median. Ces resultats montrent: (1) l'utilite d'une coagulation au laser de la portion temporale de la macula et de la retine pour l'etude de l'independance fonctionnelle entre les hemispheres cerebraux; (2) le role critique du corps calleux dans la bi-synchronisatior et dans la generalisation des crises induites par stimulation lumineuse intermittente; (3) l'excitabilite independante de chaque hemisphere cerebral par stimulation lumineuse intermittente; (4) le role critique des afferences visuelles corticales dans l'induction de phenomenes epileptiques dans l'espece consideree. RESUMEN En babuinos fotosensibles, papio papio, con o sin biseccion del telencefalo, se han estudiado los efectos de la coagulacion de la macula o de la retina periferica. Mediante laser Argon se co-agulo la region temporal de la macula y de la retina circundante del ojo izquierdo que fue confirmada histologicamente con posterioridad. En los babuinos sin biseccion del telencefalo, la es-timulacion luminosa intennitente del ojo operado produjo puntas y ondas lentas simetricas y bisincronas y ataques persistentes. En los babuinos con telencefalo biseccionado la estimuiacion luminosa intermientente del ojo operado produjo puntas y ondas lentas y ataques persistentes localizados en el hemisferio contralateral. La estimulacion subisiguiente del ojo no operado en el mismo animal produjo puntas y ondas lentas y ataques bilat-erales o, solamente en el hemisferio opuesto, cuando la estimulacion se realizo durante el periodo silencioso postictal en el primer hemisferio. En ambos casos la fase tonica de los ataques fue siempre bilateral pero asimetrica como se demostro en registros electromiograficos. Segun esta informacion se propone la hipotesis de que la fase tonica esta mediada, en parte, a traves de las vias cruzadas inter-reticulares en uno o en ambos hemisferios. Sin embargo la informacion tambien es compatible con un origen posible de la fase tonica parcialmente localizado en la corteza frontal medial. Los resultados demuestran (1) la utilidad de la coagulation por laser de la portion temporal de la macula y retina para el estudio de la independencia funcional entre los dos hemisferios cerebrales; (2) la participacion critica del cuerpo calloso en los mecanismos de bisincronizacion y generalizacion de los ataques inducidos por ILS; (3) la exicitabilidad indepen-diente de cada hemisferio cerebral a la ILS; y (4) la participacion critica de las aferencias visuales corticales en los mecanismos de induccion de fenomenos apilepticos en esta especie animal. ZUSAMMENFASSUNG Bei fotosensitiven Papio Papio Affen wurden die Auswirkung von Makula- und peripherer Retina- Koagulation sowohl mit oder ohne Durchtrennung des Prosencephalons untersucht. Der temporale Anteil der Makula und umgebenden Retina des linken Auges wurde mit einem Argon Laser koaguliert und spater his-tologisch verifiziert. Bei Affen mit nicht durchtrenntem Vorderhirn fuhrte die intermittierende Lichtstimulation des operierten Auges zu bisymmetrischen und bisynchronen Spikes und Waves und sich selbst unterhaltenden Anfalien. Bei Affen mit Durchtrennung des Prosencephalons fuhrte die intermittierende Lichtstimulation auf dem operierten Auge zu spikes und waves und sich selbst unterhaltenden Anfallen, die auf die kontralat-erale Hemisphare beschrankt waren. Die anschliesende Stimulation des nicht operierten Auges beim selben Tier fuhrte zu Spike und Wave–Entladungen sowie Anfallen sowohl bilateral als auch nur auf der gegenuberliegenden Hemisphare, wenn die Stimulation wahrend der postiktalen stummen Periode der ersten Hemisphare stattfand. In beiden Fallen war die tonische Anfallsphase jeweils bilateral, aber asymmetrisch, was durch elektro-myographische Registrierung gezeigt wurde. Aufgrund dieser Daten wird hypothetisiert, das die tonische Phase zum Teil durch kreuzende, interretikulare Bahnen sowohl bei einer als auch bei beiden zerebralen Hemispharen vermittelt wird. Die Ergebnisse sind jedoch auch mit einem moglichen, Zumindest teilweise in dem medialen frontalen Kortex liegenden Ursprung der tonischen Anfallsphase vereinbar. Die Ergebnisse demon-strieren den Nutzen von Laser Koagulation der temporalen Makula und Retina-Anteile fur die Untersuchung von funktioneller Unabhangigkeit beider zerebraler Hemispharen; von der kritischen Rolle des Corpus callosum bei Synchronisation und Generalisation von durch Lichtstunulation hervorgerufenen Anfallen; von einer unabhangigen Erregbarkeit jeder zerebralen Hemisphare durch intermittierende Lichtstimulation; sowie der kritischen Rolle von kortikalen visuellen Afferenzen fur die Aus-losung epileptischer Phanomene bei diesen Tieren.