Identification of the impact of generalized seizures on brain electrical activity during development using EEG correlates

Abstract

This study is the first to perform EEG recording and spectral analysis of the Power Spectral Density across specific frequency bands (delta, theta, alpha, beta, gamma) during late stages of development after flurothyl treatment in immature rats. This study hypothesizes that epileptogenic process followed flurothyl-induced repetitive generalized seizure in immature rats exhibit specific developmental and sex- dependent EEG pattern, which will be a suitable biomarker for diagnosis and monitoring of disease progression. Our findings detected seizure activity (both electrographic seizure and interictal epileptiform events occurrence) in early postnatal stages (P12, P15, P25), with significant gender-specific differences, with higher seizure rates in males. Moreover, it reveals no silent phase, indicating rapid development of chronic epilepsy after recurrent seizure induction. Spectral analysis of EEG data showed altered neuronal excitability in flurothyl-treated groups compared to non-treated animals, indicating a potential biomarker based on the EEG correlates, that could serve as a tool for further research and clinical application. Keywords: neonatal seizures, recurrent generalized spontaneous seizures, immature rats, flurothyl, EEG, Power Spectral Density

Tato studie jako první provádí záznam EEG a spektrální analýzu výkonové spektrální hustoty v konkrétních frekvenčních pásmech (delta, theta, alfa, beta, gama) v pozdních fázích vývoje po aplikaci flurothylu u nezralých potkanů. Tato studie předpokládá, že epileptogenní proces po flurothylem indukovaných opakovaných generalizovaných záchvatech u nedospělých potkanů vykazuje specifický EEG vzorec závislý na vývoji a pohlaví, který bude vhodným biomarkerem pro diagnostiku a sledování progrese onemocnění. Tato pozorování ukazují záchvatovou aktivitu (výskyt elektrografických záchvatů i interiktálních příhod) v časných postnatálních stadiích (P12, P15, P25) s významnými rozdíly specifickými pro pohlaví, s vyšší frekvencí záchvatů u samců. Navíc, absence "tiché fázi" svědčí o rychlém rozvoji chronické epilepsie po flurotylem indukovaných opakovaných záchvatů. Spektrální analýza EEG dat ukázala změněnou neuronální excitabilitu u flurothylových skupin ve srovnání s kontrolními zvířaty, což naznačuje potenciální biomarker založený na EEG korelátech, který by mohl sloužit jako vhodný nástroj pro další výzkum a klinické využití. Klíčová slova: novorozenecké záchvaty, rekurentní generalizované spontánní záchvaty, nedospělí potkani, flurothyl, EEG, výkonová spektrální hustota