Dinámica neuronal de la corteza retroesplenial en ratas modelo de epilepsia del lóbulo temporal

Abstract

Antecedentes: La epilepsia del lóbulo temporal (TLE) es un trastorno neurológico caracterizado por crisis epilépticas graves y alteración de la conciencia. Las crisis suelen originarse en el hipocampo (HIP), pero pueden propagarse a amplias regiones del cerebro, incluida la corteza retroesplenial (RSC) y la corteza orbitofrontal (ORB). La RSC es una región cortical altamente interconectada implicada en el inicio y la propagación de las crisis, aunque su papel en la epilepsia aún no se comprende completamente. Métodos: Indujimos crisis en ratas en movimiento libre mediante estimulación eléctrica unilateral del HIP a diferentes intensidades de corriente para investigar los cambios dinámicos en la RSC durante crisis de distinta gravedad y su coordinación temporal con otras regiones cerebrales. Las crisis se categorizaron en función de la presencia de actividad rápida en poliespigas (7–15 Hz) y actividad de ondas lentas (1–2 Hz), así como de su propagación al HIP y ORB. Resultados: Los cambios en la densidad espectral de potencia en el HIP, ORB y RSC se correlacionaron con la gravedad de las crisis. Además, se identificaron patrones de coherencia distintos entre estas regiones asociados con la progresión de las crisis. A medida que aumentaba su gravedad, la coherencia pasó de una conectividad adaptativa RSC-ORB a una generalizada entre HIP-RSC e HIP-ORB. Desinhibición en la RSC podría contribuir al aumento de la gravedad de las crisis. Conclusión: La RSC podría actuar como un nodo clave para la recepción y transmisión de información entre regiones cerebrales distantes, especialmente durante crisis de severidad baja. En contraste, durante crisis de severidad alta, la RSC recibe predominantemente información tanto de fuentes ascendentes como descendentes. Nuestros hallazgos proporcionan información crucial sobre la relación entre la gravedad de las crisis y la dinámica de las redes cerebrales, destacando la RSC como un posible objetivo terapéutico para la epilepsia. El cambio hacia una hipersincronización patológica en las crisis severas podría deberse a la pérdida de capacidad inhibitoria dentro de la RSC, lo que contribuiría aún más a la inestabilidad de la red y la progresión de las crisis.

Background: Temporal lobe epilepsy (TLE) is a highly prevalent neurological disorder characterized by severe seizures and altered consciousness. Seizures in TLE often originate in the hippocampus (HIP) but can spread to widespread brain regions, including the retrosplenial cortex (RSC) and orbitofrontal cortex (ORB). The RSC is a highly interconnected cortical region implicated in seizure onset and propagation, yet its role in epilepsy remains poorly understood. Methods: We induced seizures in behaving rats via unilateral hippocampal electrical stimulation at different current intensities to investigate the dynamic changes in the RSC during seizures of varying severity and their temporal coordination with other brain regions. Seizures were categorized based on the presence of fast poly-spike activity (7–15 Hz) and slow-wave activity (1–2 Hz) and their spread to the HIP and ORB. Results: Spectral power density changes in the HIP, ORB, and RSC correlated with seizure severity. Additionally, distinct coherence patterns among these regions were linked to seizure progression. As seizure severity increased, coherence shifted from adaptive RSC-ORB connectivity to widespread HIP-RSC and HIP-ORB hypersynchronization. Disinhibition within the RSC may contribute to increased seizure severity. Conclusion: The RSC may be a key hub for integrating and transmitting information between distant brain regions, particularly during low-severity seizures. In contrast, it predominantly receives input from both upstream and downstream sources during high-severity seizures. Our findings provide critical insights into the relationship between seizure severity and brain network dynamics, highlighting the RSC as a potential therapeutic target for epilepsy. Notably, the shift toward widespread hypersynchronization in severe seizures may be exacerbated by a loss of inhibitory control within the RSC, further contributing to network instability and seizure progression.