Turkish Neurosurgery 2011, Vol: 21, No: 1, 1-5 1 Original Investigations Efects of the Hippocampal Deep Brain Stimulation on Cortical Epileptic Discharges in Penicillin – Induced Epilepsy Model in Rats Ratlarda Penisilinle İndüklenmiş Deneysel Epilepsi Modelinde Hipokampal Derin Beyin Stimülasyonun Kortikal İktal Aktivite Üzerine Etkileri Tarik AKMAN 2 , Haydar ERKEN 3 , Goksemin ACAR 1 , Elif BOLAT 2 , Zahir KIZILAY 2 , Feridun ACAR 2 , Osman GENC 3 1 Pamukkale University, Faculty of Medicine, Department of Neurology, Denizli, Turkey 2 Pamukkale University, Faculty of Medicine, Department of Neurosurgery, Denizli, Turkey 3 Pamukkale University, Faculty of Medicine, Department of Physiology, Denizli, Turkey his study was presented at the Annual Scientific Congress of Turkish Neurosurgical Society, 14-18 May, 2010, Antalya, Turkey Correspondence address: Goksemin ACAR / E-mail: goksemind@yahoo.com ABSTRACT AIM: Experimental and clinical studies have revealed that hippocampal DBS can control epileptic activity, but the mechanism of action is obscure and optimal stimulation parameters are not clearly defined. The aim was to evaluate the efects of high frequency hippocampal stimulation on cortical epileptic activity in penicillin-induced epilepsy model. MATERIAL and METHODS: Twenty-five Sprague-Dawley rats were implanted DBS electrodes. In group-1 (n=10) hippocampal DBS was of and in the group-2 (n=10) hippocampal DBS was on (185 Hz, 0.5V, 1V, 2V, and 5V for 60 sec) following penicillin G injection intracortically. In the control group hippocampal DBS was on following 8µl saline injection intracortically. EEG recordings were obtained before and 15 minutes following penicillin-G injection, and at 10th minutes following each stimulus for analysis in terms of frequency, amplitude, and power spectrum. RESULTS: High frequency hippocampal DBS suppressed the acute penicillin-induced cortical epileptic activity independent from stimulus intensity. In the control group, hippocampal stimulation alone lead only to difuse slowing of cerebral bioelectrical activity at 5V stimulation. CONCLUSION: Our results revealed that continuous high frequency stimulation of the hippocampus suppressed acute cortical epileptic activity efectively without causing secondary epileptic discharges. These results are important in terms of defining the optimal parameters of hippocampal DBS in patients with epilepsy. KEYWORDS: Penicillin-induced, Epilepsy, Hippocampus, Deep brain stimulation, Parameter ÖZ AMAÇ: Deneysel ve klinik çalışmalar hipokampal DBS’nun epileptik aktiviteyi kontrol edebildiğini göstermektedir, ancak etki mekanizması ve optimal stimulasyon parametreleri açıkça bilinmemektedir. Bu çalışmanın amacı, penisilinle indüklenmiş deneysel epilepsi modelinde hipokampusun yüksek frekanslı uyarılmasının kortikal iktal aktivite üzerindeki etkilerini araştırmaktır. YÖNTEM ve GEREÇ: Yirmi beş Sprague-Dawley rata hipokampal derin beyin elektrodu yerleştirildi.Grup-1 (n=10)’de intrakortikal penisilin G enjeksiyonundan sonra hipokampal DBS kapalı kaldı. Grup-2 (n=10)’de intrakortikal penisilin G enjeksiyonundan sonra, kontrol grubu (n=5)’nda ise intrakortikal 8µl salin enjeksiyonundan sonra hipokampal DBS açık tutuldu (185 Hz, kademeli artan uyarı şiddeti ;0.5, 1V, 2V, 5V, uyarı süresi 60 sn). Deneklerin EEG kayıtları Penisilin G/salin enjeksiyonundan önce, sonraki 15. dakikada ve her bir hipokampal uyarıdan sonraki 10. dakikalarda elde edildi. EEG kayıtları frekans, amplitüd ve güç spektrumu açısından analiz edildi. BULGULAR: 185Hz frekansında hipokampal DBS’nun penisilinin indüklediği akut kortikal iktal aktiviteyi uyarı şiddetinden bağımsız olarak baskıladığı görüldü. Kontrol grubunda artan şiddetlerde uygulanan hipokampal DBS’nun epileptik deşarj oluşturmadığı, yalnızca 5V uyarı sonrasında serebral biyoelektrik aktivitenin yaygın olarak yavaşladığı görüldü. SONUÇ: Bu çalışmanın sonuçları hipokampusun sürekli yüksek frekansta uyarılmasının akut kortikal iktal aktiviteyi yeni epileptik deşarjlara yol açmadan etkin bir biçimde baskıladığını göstermektedir. Bu sonuçlar epilepsi tedavisinde yeni bir yöntem olan hipokampal DBS’de optimal stimulasyon parametrelerinin belirlenmesine katkıda bulunacaktır. ANAHTAR SÖZCÜKLER: Penisilin, Epilepsi, Hipokampus, Derin beyin stimulasyonu, Parametre Received: 02.09.2010 / Accepted: 13.10.2010