Spectral characteristics of the hippocampal EEG in the freely moving ratCaractéristiques spectrales de l'EEG hippocampique

https://doi.org/10.1016/0013-4694(82)90162-6Get rights and content

Abstract

Rats were implanted chronically with electrodes dorsal and ventral to the pyramidal cell layer of hippocampal CA1 region. Multiple EEG signal with reference to a frontal screw were recorded and analyzed by means of the power, coherence and phase spectra during different gross behaviors which include awake-immobility, grooming, walking and rearing, slow wave sleep (SWS), rapid eye movement (REM) sleep and awakening from sleep.

At least 3 types of EEG patterns, usually intermingled during one behavioral state, were detected: (1) Rhythmical slow activity (RSA) or theta: it possesses a behaviorally correlated fundamental peak frequency of 6–9 c/sec, small bandwidth, high dorsoventral coherence (across the pyramidal cell layer), and a number of harmonics (up to the third detected). RSA decreases in the order of REM or walking, grooming, awakening, awake-immobility and SWS. (2) Irregular slow activity (ISA): it has a broad-band (0.5–25 c/sec) spectrum resembling a low pass filter, low dorsoventral coherence. ISA decreases in the order of SWS, awake-immobility, grooming, REM or walking or desynchronization. (3) Fast waves of 20–60 c/sec, which are larger in walking or REM than awake-immobility or SWS. A model of the hippocampal circuitry suggests that these 3 types of EEG may require different afferent inputs and different bias on the hippocampal circuit.

The phase of the EEG between dorsal and ventral RSA maxima does not show significant variation between behavior with one exception: this phase at the theta frequency is smaller during SWS and awakening than during other waking behavioral states or REM. The dorsoventral theta coherence increases in the order of SWS, awake-immobility, awakening, grooming, walking and REM, and is a sensitive indicator of the relative amount of theta in the EEG.

Résumé

Des électrodes chroniques étaient implantées chez le rat dorsalement et ventralement par rapport à la couche de cellules pyramidales de la région CA1 de l'hippocampe. De multiples signaux EEG étaient recueillis par rapport à une vis frontale tale de référence et analysés en utilisant la puissance spectrale, la cohérence et la phase du spectre pendant différents comportements rudimentaires incluant veille-immobile, toilettage, locomotion et comportement maternel, sommeil à ondes lentes (SOL), sommeil REM et réveil.

Au moins 3 types de patterns EEG, généralement coexistants pendant un même état comportemental ont été décelés: (1) une activité rythmique lente (ARL) ou thêta: elle présente un pic de fréquence fondamentale 6–9 c/sec, lié au comportement, une étroite bande de fréquence, une haute cohérence dorsoventrale (à travers la couche de cellules pyramidales) et un certain nombre d'harmoniques (jusqu'à la troisième). Cette ARL diminuait progressivement avec les comportements de sommeil REM ou de locomotion, de toilettage, d'éveil, de veille immobile et de sommeil lent. (2) Une activité lente irrégulière (ALI): elle avait une large bande de fréquence (0,5–25 c/sec) ressemblant au spectre d'un filtre passe bas et une basse cohérence dorsoventrale. Cette activité diminuait progressivement du SOL, à la veille immobile, au toilettage, au sommeil REM ou à la locomotion ou à l'état désynchronisé. (3) Des ondes rapides de 20–60 c/sec, qui sont plus amples pendant la locomotion ou le sommeil REM que pendant la veille immobile ou le SOL. Un modèle des connexions hippocampiques suggère que ces 3 types d'EEG pourraient nécessiter différentes afférences et différents trajets dans le circuit hippocampique.

La phase de l'EEG, entre les maxima de l'ARL dorsale et ventrale, ne varie pas significativement selon les comportements à une exception: cette phase, à la fréquence du thêta, est plus petite pendant le sommeil lent et le réveil que pendant d'autres états de veille ou le sommeil rapide. La cohérence entre le thêta dorsal et ventral augmente dans l'ordre sommeil lent, veille immobile, réveil, toilettage, locomotion, sommeil REM et constitue un indice fidèle de la quantité relative de thêta dans l'EEG.

References (31)

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  • Positive allosteric modulator of GABA<inf>B</inf> receptor alters behavioral effects but not afterdischarge progression induced by partial hippocampal kindling

    2016, Neuropharmacology
    Citation Excerpt :

    Groups that showed inhomogeneous variance were compared by a Wilcoxon signed rank test. For the analysis of the AD starting frequency, 2.56 s (or 512 points sampled at 200 Hz) was selected from the start of the high-amplitude AD recorded at both surface and deep electrodes of the contralateral CA1, and subjected to power spectral analysis (Leung et al., 1982). The peak frequency and power were taken from the point of maximal power.

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Supported by an IBRO/UNESCO fellowship and a NSERC grant to L.S.L. and a grant from CLEO, The Netherlands to F.H.L. and W.J.W.

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