Tracking the source of cerebellar epilepsy: hemifacial seizures associated with cerebellar cortical dysplasia.

Traditionally, subcortical structures such as the cerebellum are supposed to exert a modulatory effect on epileptic seizures, rather than being the primary seizure generator. We report a 14-month old girl presenting, since birth, with seizures symptomatic of a right cerebellar dysplasia, manifested as paroxystic contralateral hemifacial spasm and ipsilateral facial weakness. Multimodal imaging was used to investigate both anatomical landmarks related to the cerebellar lesion and mechanisms underlying seizure generation. Electric source imaging (ESI) supported the hypothesis of a right cerebellar epileptogenic generator in concordance with nuclear imaging findings; subsequently validated by intra-operative intralesional recordings. Diffusion spectrum imaging-related tractography (DSI) showed severe cerebellar structural abnormalities confirmed by histological examination. We suggest that hemispheric cerebellar lesions in cases like this are likely to cause epilepsy via an effect on the facial nuclei through ipsilateral and contralateral aberrant connections.

Porencephaly and cortical dysplasia as cause of seizures in a dog

Background: Seizures are a common problem in small animal neurology and it may be related to underlying diseases. Porencephaly is an extremely rare disorder, and in Veterinary Medicine it affects more often ruminants, with only few reports in dogs.Case presentation: A one-year-old intact male Shih-Tzu dog was referred to Veterinary University Hospital with history of abnormal gait and generalized tonic-clonic seizures. Signs included hypermetria, abnormal nystagmus and increased myotatic reflexes. At necropsy, during the brain analysis, a cleft was observed in the left parietal and occipital lobes, creating a communication between the subarachnoid space and the left lateral ventricle, consistent with porencephaly; and also a focal atrophy of the caudal paravermal and vermal portions of the cerebellum. Furthermore, the histological examination showed cortical and cerebellar neuronal dysplasia.Conclusions: Reports of seizures due to porencephaly are rare in dogs. In this case, the dog presented a group of brain abnormalities which per se or in assemblage could result in seizure manifestation.

Widespread pH abnormalities in patients with malformations of cortical development and epilepsy: a phosphorus-31 brain MR spectroscopy study

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Role of the cotransporter KCC2 in cortical excitatory synapse development and febrile seizure susceptibility

Le co-transporteur KCC2 spécifique au potassium et chlore a pour rôle principal de réduire la concentration intracellulaire de chlore, entraînant l’hyperpolarisation des courants GABAergic l’autorisant ainsi à devenir inhibiteur dans le cerveau mature. De plus, il est aussi impliqué dans le développement des synapses excitatrices, nommées aussi les épines dendritiques. Le but de notre projet est d’étudier l’effet des modifications concernant l'expression et la fonction de KCC2 dans le cortex du cerveau en développement dans un contexte de convulsions précoces. Les convulsions fébriles affectent environ 5% des enfants, et ce dès la première année de vie. Les enfants atteints de convulsions fébriles prolongées et atypiques sont plus susceptibles à développer l’épilepsie. De plus, la présence d’une malformation cérébrale prédispose au développement de convulsions fébriles atypiques, et d’épilepsie du lobe temporal. Ceci suggère que ces pathologies néonatales peuvent altérer le développement des circuits neuronaux irréversiblement. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent ces effets ne sont pas encore compris. Nous avons pour but de comprendre l'impact des altérations de KCC2 sur la survenue des convulsions et dans la formation des épines dendritiques. Nous avons étudié KCC2 dans un modèle animal de convulsions précédemment validé, qui combine une lésion corticale à P1 (premier jour de vie postnatale), suivie d'une convulsion induite par hyperthermie à P10 (nommés rats LHS). À la suite de ces insultes, 86% des rats mâles LHS développent l’épilepsie à l’âge adulte, au même titre que des troubles d’apprentissage. À P20, ces animaux presentent une augmentation de l'expression de KCC2 associée à une hyperpolarisation du potentiel de réversion de GABA. De plus, nous avons observé des réductions dans la taille des épines dendritiques et l'amplitude des courants post-synaptiques excitateurs miniatures, ainsi qu’un déficit de mémoire spatial, et ce avant le développement des convulsions spontanées. Dans le but de rétablir les déficits observés chez les rats LHS, nous avons alors réalisé un knock-down de KCC2 par shARN spécifique par électroporation in utero. Nos résultats ont montré une diminution de la susceptibilité aux convulsions due à la lésion corticale, ainsi qu'une restauration de la taille des épines. Ainsi, l’augmentation de KCC2 à la suite d'une convulsion précoce, augmente la susceptibilité aux convulsions modifiant la morphologie des épines dendritiques, probable facteur contribuant à l’atrophie de l’hippocampe et l’occurrence des déficits cognitifs. Le deuxième objectif a été d'inspecter l’effet de la surexpression précoce de KCC2 dans le développement des épines dendritiques de l’hippocampe. Nous avons ainsi surexprimé KCC2 aussi bien in vitro dans des cultures organotypiques d’hippocampe, qu' in vivo par électroporation in utero. À l'inverse des résultats publiés dans le cortex, nous avons observé une diminution de la densité d’épines dendritiques et une augmentation de la taille des épines. Afin de confirmer la spécificité du rôle de KCC2 face à la région néocorticale étudiée, nous avons surexprimé KCC2 dans le cortex par électroporation in utero. Cette manipulation a eu pour conséquences d’augmenter la densité et la longueur des épines synaptiques de l’arbre dendritique des cellules glutamatergiques. En conséquent, ces résultats ont démontré pour la première fois, que les modifications de l’expression de KCC2 sont spécifiques à la région affectée. Ceci souligne les obstacles auxquels nous faisons face dans le développement de thérapie adéquat pour l’épilepsie ayant pour but de moduler l’expression de KCC2 de façon spécifique.

Role of the cotransporter KCC2 in cortical excitatory synapse development and febrile seizure susceptibility

Le co-transporteur KCC2 spécifique au potassium et chlore a pour rôle principal de réduire la concentration intracellulaire de chlore, entraînant l’hyperpolarisation des courants GABAergic l’autorisant ainsi à devenir inhibiteur dans le cerveau mature. De plus, il est aussi impliqué dans le développement des synapses excitatrices, nommées aussi les épines dendritiques. Le but de notre projet est d’étudier l’effet des modifications concernant l'expression et la fonction de KCC2 dans le cortex du cerveau en développement dans un contexte de convulsions précoces. Les convulsions fébriles affectent environ 5% des enfants, et ce dès la première année de vie. Les enfants atteints de convulsions fébriles prolongées et atypiques sont plus susceptibles à développer l’épilepsie. De plus, la présence d’une malformation cérébrale prédispose au développement de convulsions fébriles atypiques, et d’épilepsie du lobe temporal. Ceci suggère que ces pathologies néonatales peuvent altérer le développement des circuits neuronaux irréversiblement. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent ces effets ne sont pas encore compris. Nous avons pour but de comprendre l'impact des altérations de KCC2 sur la survenue des convulsions et dans la formation des épines dendritiques. Nous avons étudié KCC2 dans un modèle animal de convulsions précédemment validé, qui combine une lésion corticale à P1 (premier jour de vie postnatale), suivie d'une convulsion induite par hyperthermie à P10 (nommés rats LHS). À la suite de ces insultes, 86% des rats mâles LHS développent l’épilepsie à l’âge adulte, au même titre que des troubles d’apprentissage. À P20, ces animaux presentent une augmentation de l'expression de KCC2 associée à une hyperpolarisation du potentiel de réversion de GABA. De plus, nous avons observé des réductions dans la taille des épines dendritiques et l'amplitude des courants post-synaptiques excitateurs miniatures, ainsi qu’un déficit de mémoire spatial, et ce avant le développement des convulsions spontanées. Dans le but de rétablir les déficits observés chez les rats LHS, nous avons alors réalisé un knock-down de KCC2 par shARN spécifique par électroporation in utero. Nos résultats ont montré une diminution de la susceptibilité aux convulsions due à la lésion corticale, ainsi qu'une restauration de la taille des épines. Ainsi, l’augmentation de KCC2 à la suite d'une convulsion précoce, augmente la susceptibilité aux convulsions modifiant la morphologie des épines dendritiques, probable facteur contribuant à l’atrophie de l’hippocampe et l’occurrence des déficits cognitifs. Le deuxième objectif a été d'inspecter l’effet de la surexpression précoce de KCC2 dans le développement des épines dendritiques de l’hippocampe. Nous avons ainsi surexprimé KCC2 aussi bien in vitro dans des cultures organotypiques d’hippocampe, qu' in vivo par électroporation in utero. À l'inverse des résultats publiés dans le cortex, nous avons observé une diminution de la densité d’épines dendritiques et une augmentation de la taille des épines. Afin de confirmer la spécificité du rôle de KCC2 face à la région néocorticale étudiée, nous avons surexprimé KCC2 dans le cortex par électroporation in utero. Cette manipulation a eu pour conséquences d’augmenter la densité et la longueur des épines synaptiques de l’arbre dendritique des cellules glutamatergiques. En conséquent, ces résultats ont démontré pour la première fois, que les modifications de l’expression de KCC2 sont spécifiques à la région affectée. Ceci souligne les obstacles auxquels nous faisons face dans le développement de thérapie adéquat pour l’épilepsie ayant pour but de moduler l’expression de KCC2 de façon spécifique.

Corticosteroides vs dosis bajas de adrenocorticotropina en el tratamiento de espasmos infantiles. Revisión sistemática de la literatura

Antecedentes: El tratamiento de los espasmos infantiles generalmente se realiza con ACTH a pesar de perfil de efectos secundarios y el alto costo financiero. Se ha propuesto el uso de los corticoides como primera línea de tratamiento para la enfermedad, no obstante no existe certeza sobre la eficacia de este esquema. Objetivos: Evaluar la eficacia del uso de los corticoides comparados con la ACTH como primera línea de tratamiento en el manejo de pacientes con espasmos infantiles. Metodología: Se realizó una revisión sistemática de la literatura. La búsqueda se efectuó en las bases de datos Pubmed, Embase, Ovid, LiLaCs y en el registro de ensayos clínicos de Estados Unidos. Se incluyeron estudios en portugués, ingles y español, no se fijo límite de tiempo para la publicación. Se realizó un análisis de riesgo de sesgo y de calidad de la evidencia utilizando el programa GRADEPRO. Se estimaron OR y sus respectivos intervalos de confianza al 95%. Resultados: Se incluyeron 4 estudios, un ensayo clínico y tres estudios de cohorte retrospectiva. Dos estudios aportaron evidencia de calidad moderada y alta. No se encontraron diferencias en la eficacia a corto plazo entre el uso de los corticoides y la ACTH sobre desenlaces clínicos o electroencefalográficos. No se encontraron estudios de seguridad a largo plazo. La seguridad a corto plazo no mostró diferencias. Conclusiones: Es muy probable que el uso de los corticoides como primera línea de tratamiento puedan reemplazar el uso de la ACTH, se requiere estudios de seguridad a largo plazo. La decisión de su uso rutinario debería estar basada en un análisis de costo efectividad y bajo la mirada del balance riesgo/beneficio.

Differential expression of the NMDA NR2B receptor subunit in motoneuron populations susceptible and resistant to amyotrophic lateral sclerosis

We have compared the expression pattern of NMDA receptor subunits (NR1 and NR2A-D)and NRI splice variants (NR1-1a/1b,-2a/2b,-3a/3b,4a/4b) in motor neuron populations from adult Wistar rats that are vulnerable (hypoglossal, XII) or resistant (oculomotor, III) to death in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). The major finding was higher levels of expression of the NR2B subunit in the hypoglossal nucleus. Quantitative real-time PCR showed that NR1 was expressed at a greater level than any of the NR2 subunits (> 15 fold greater, P

Prenatal environmental exposure and neurodevelopmentally important gene expression in malformed brain tissue from pediatric intractable epilepsy patients

The primary objective of this proposal was to determine whether mitochondrial oxidative stress and variation in a particular mtDNA lineage contribute to the risk of developing cortical dysplasia and are potential contributing factors in epileptogenesis in children. The occurrence of epilepsy in children is highly associated with malformations of cortical development (MCD). It appears that MCD might arise from developmental errors due to environmental exposures in combination with inherited variation in response to environmental exposures and mitochondrial function. Therefore, it is postulated that variation in a particular mtDNA lineage of children contributes to the effects of mitochondrial DNA damage on MCD phenotype. Quantitative PCR and dot blot were used to examine mitochondrial oxidative damage and single nucleotide polymorphism (SNP) in the mitochondrial genome in brain tissue from 48 pediatric intractable epilepsy patients from Miami Children’s Hospital and 11 control samples from NICHD Brain and Tissue Bank for Developmental Disorders. Epilepsy patients showed higher mtDNA copy number compared to normal health subjects (controls). Oxidative mtDNA damage was lower in non-neoplastic but higher in neoplastic epilepsy patients compared to controls. There was a trend of lower mtDNA oxidative damage in the non-neoplastic (MCD) patients compared to controls, yet, the reverse was observed in neoplastic (MCD and Non-MCD) epilepsy patients. The presence of mtDNA SNP and haplogroups did not show any statistically significant relationships with epilepsy phenotypes. However, SNPs G9804A and G9952A were found in higher frequencies in epilepsy samples. Logistic regression analysis showed no relationship between mtDNA oxidative stress, mtDNA copy number, mitochondrial haplogroups and SNP variations with epilepsy in pediatric patients. The levels of mtDNA copy number and oxidative mtDNA damage and the SNPs G9952A and T10010C predicted neoplastic epilepsy, however, this was not significant due to a small sample size of pediatric subjects. Findings of this study indicate that an increase in mtDNA content may be compensatory mechanisms for defective mitochondria in intractable epilepsy and brain tumor. Further validation of these findings related to mitochondrial genotypes and mitochondrial dysfunction in pediatric epilepsy and MCD may lay the ground for the development of new therapies and prevention strategies during embryogenesis.

Epilepsia refratária e estimulação cerebral profunda : 2 casos de heterotopia subcortical em banda

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Human cortical processing of colour and pattern

Investigated human visual processing of simple two-colour patterns using a delayed match to sample paradigm with positron emission tomography (PET). This study is unique in that the authors specifically designed the visual stimuli to be the same for both pattern and colour recognition with all patterns being abstract shapes not easily verbally coded composed of two-colour combinations. The authors did this to explore those brain regions required for both colour and pattern processing and to separate those areas of activation required for one or the other. 10 right-handed male volunteers aged 18–35 yrs were recruited. The authors found that both tasks activated similar occipital regions, the major difference being more extensive activation in pattern recognition. A right-sided network that involved the inferior parietal lobule, the head of the caudate nucleus, and the pulvinar nucleus of the thalamus was common to both paradigms. Pattern recognition also activated the left temporal pole and right lateral orbital gyrus, whereas colour recognition activated the left fusiform gyrus and several right frontal regions.

Ovine cortical osteoblasts outperform bone marrow cells in an ectopic bone assay

Reviewing the available literature, one could conclude that marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) are the ‘gold standard’ source for bone tissue engineering applications, due to their multilineage differentiation potential and easy accessibility. However, comprehensive studies comparing their osteogenic potential with bone-derived osteoblasts (OBs) to justify the preferred application of BMSCs based on performance are few. To address these shortfalls, in the present study, ovine BMSCs and OBs seeded onto scaffolds were characterized in vitro and transplanted subcutaneously into NOD/SCID mice in combination with and without recombinant human bone morphogenetic protein 7 (rhBMP-7). It was hypothesized that cell origin, ossification type and degree of vascularization and ossification depends on the nature and commitment of transplanted cells and stimulating growth factors, such as rhBMP-7. After retrieval, specimens were analysed by biomechanical testing, µCT analysis, scanning electron microscopy/energy-dispersive X-ray spectroscopy and histo- and immunohistochemistry for osteocalcin, type II collagen and BrdU. The results showed a high degree of cell survival and proliferation ectopically, resulting in active contribution to endochondral osteogenesis. When compared to BMSCs, OBs showed a higher degree of bone deposition while OB-derived bone was of higher maturation. Stimulation with rhBMP-7 increased the rate of bone synthesis for both BMSCs and OBs, additionally promoting neovascularization and osteoclast activity. These results suggest that the origin and commitment of transplanted cells highly influence the type and degree of ossification, that rhBMP-7 represents a powerful adjuvant for bone tissue-engineering applications, and that mature bone is an adequate alternative cell source for bone tissue-engineering applications.

The patella morphology in trochlear dysplasia : a comparative MRI study

BACKGROUND: Trochlear dysplasia is suspected to have a genetic basis and causes recurrent patellar instability due to insufficient anatomical geometry. Numerous studies about trochlear morphology and the optimal surgical treatment have been carried out, but no attention has been paid to the corresponding patellar morphology.----- ----- PURPOSE: The aim of this study was the evaluation of the patellar morphology in normal and trochlear dysplastic knees. ----- ----- STUDY DESIGN: Biometric analysis. ----- ----- METHODS: Twenty two patellae with underlying trochlear dysplasia (study group--SG) were compared with 22 matched knees with normal trochlear shape (control group--CG) on transverse and sagittal MRI slices. We compared transverse diameter, cartilaginous thickness, Wiberg-index and -angle, length and radius of lateral and medial facet, patellar shape and angle, retropatellar length, and type of trochlear dysplasia. For statistical analysis we used the Wilcoxon signed ranks test. ----- ----- RESULTS: The transverse and sagittal diameter, mean length of medial patellar facet, and mean cartilaginous and subchondral Wiberg-index showed statistical differences between the two groups. ----- ----- CONCLUSIONS: Although the insufficient trochlear depth and decreased lateral trochlear slope are responsible for patellofemoral instability, the patella shows morphological changes in trochlear dysplastic knees. Its overall size and the medial facet are smaller. Although the femoral sulcus angle is larger, the Wiberg-angle and -index are equal to the control group. This may indicate that the patellar morphology may not be a result of missing medial patellofemoral pressure in trochlear dysplastic knees, but a decreased medial patellofemoral traction. This seems to be caused by hypotrophic medial patellofemoral restraints in combination with an increased lateral patellar tilt, both resulting in a decreased tension onto the medial patella facet. Whether there is a genetic component to the patellar morphology remains open.