Effects of lesions of the rostral thalamus on brain waves and behavior in cats

Cats with rostral thalamic destruction could learn a visual form discrimination and the sleep spindles were either absent throughout the postoperative survival period or might have recovered to some slight extent within 3 or 5 months.

Abstract

The EEG and behavioral effects following rostral thalamic lesions were studied in 14 cats; 3 with complete transection, 5 with complete electrolytic lesions, and 6 with partial destruction. Behavioral effects following either complete transection or complete destruction of the rostral thalamus were similar in quality, but different in the degree of severity. The signs and symptoms were: spasticity, difficulty in walking and swallowing, reduced motility and reactivity, catatonic reaction, tendency to stick the head in a corner, and so on. These changes could last from 2 to 8 weeks. The only residual effects were some spasticity of the legs and a slight increase of docility. Cats with rostral thalamic destruction could learn a visual form discrimination. EEG effects following either complete transection or complete destruction of the rostral thalamus were again similar in quality but different in the degree of severity. (a) The arousal pattern could be elicited within from 3 to 25 days after surgery. As shown by 3 cats with massive lesions, EEG arousal could be absent during behavioral arousal. (b) The sleep spindles were either absent throughout the postoperative survival period or might have recovered to some slight extent within 3 (transection lesion) or 5 (electrolytic lesion) months. (c) Both barbiturate burst and recruiting responses were seen to be affected at the terminal experiment, i.e. restricted to localized cortical areas and poorly organized in form. Partial damage to the rostral thalamus caused only transient and slight behavioral and EEG changes in the immediate post-operative period. The results are discussed in relation to the thalamic role in behavior and the functional significance of the final common path from the thalamic diffuse projection system to the cortex. Chez 14 chats les effets électroencéphalographiques et les altérations du comportement consécutifs à une lésion rostrale thalamique sont étudiés. Trois chats avaient une transection totale, 5 présentaient des lésions électrolytiques complètes, et 6 avaient des destructions partielles. Les effets sur le comportement après transsection complète ou destruction complète de la partie rostrale du thalamus étaient similaires en qualité; mais variaient tant qu'au degré de sévérité. Les symptômes étaient: spasticité, des difficultés de la démarche et de la déglutition, une motricité réduite et une réactivité réduite, une réaction catatonique, une tendance à cacher la tête dans un coin, etc. Ces changements pouvaient durer de 2 à 8 semaines. Les effets permanents étaient un certain degré de spasticité des membres et une légère augmentation de docilité. Les chats qui présentaient une destruction thalamique rostrale pouvaient apprendre une forme de discrimination visuelle. Les effets électroencéphalographiques qui suivaient, soit une transsection complète soit une destruction complète de la partie rostrale du thalamus, de nouveau étaient similaires en qualité, mais variaient quant au degré de leur sévérité. a) La réaction d'arrêt pouvait être obtenue à partir de 3 jours jusqu'à 25 jours après l'opération. Trois chats avec des lésions massives montraient une activation du comportement sans activation électroencéphalographique concomitante. b) Les fuseaux du sommeil étaient soit absents pendant toute la période post-opératoire ou pouvaient revenir après 3 semaines (après transsection) ou 5 mois (lésions électrolytiques). c) Pendant l'expérience terminale aiguë, les fuseaux, électroencéphalographiques barbituriques et les réponses de recrutement étaient influencés: c'est-à-dire, elles ne se présentaient que dans des aires corticales localisées et étaient mal organisées. Une destruction locale de la partie rostrale du thalamus ne provoquait que des variations passagères et légères du comportement et de l'EEG pendant la période post-opératoire immédiate. Ces résultats sont discutés en rapport avec le rôle du thalamus sur le comportement et la signification fonctionnelle de la voie commune finale du système thalamique diffus de projection au cortex. Veränderungen im EEG und im Verhalte, welche nach rostralen thalamischen Läsionen auftreten, wurden bei 14 Katzen untersucht. Drei dieser Tiere hatten eine komplette Querdurchschneidung des rostralen Thalamus, 3 hatten totale elektrolytische Zerstörungen und 6 hatten partielle Läsionen. Veränderungen im Verhalten nach kompletter Durchschneidung oder totaler Zerstörung des rostralen Thalamus waren qualitativ ähnlichn, jedoch bestanden Unterschiede im Grad der Veränderungen. Folgende Symptome wurden beobachtet: Spastizität, Gehstörungen, Schwierigkeiten im Schlucken, Bewegungsverminderung, verminderte Reaktivität, katatonische Reaktionen, eine Tendenz den Kopf in eine Ecke zu stecken, u.a.m. Diese Veränderungen dauerten manchmal zwei bis acht Wochen an. Die einzigen Residualsymptome waren aber eine gewisse Steifheit der Glieder und eine gewisse Steigerung der Zahmheit. Katzen mit rostraler thalamischer Zerstörung waren fähig, visuelle Diskriminationsteste zu erlernen. EEG-Veränderungen nach totaler Durchschneidung oder Zerstörung des rostralen Thalamus waren ebenfalls ähnlich in qualitativer Hinsicht, aber vershieden im Grad ihrer Schwere. Die Weckreaktion konnte innerhalb einer Periode von 3 bis 25 Tagen nach der Operation wieder hervorgerufen werden. Drei Katzen mit massiven Läsionen zeigten, dass die Weckreaktion im EEG fehlen konnte, obwohl ein Weckeffekt im Verhalten vorhanden war. Die Schlafspindeln fehlten entweder während der ganzen postoperativen Überlebenszeit oder erholten sich zu einem gewissen Grad wieder nach drei Monaten bei Tieren mit einer thalamischen Durchschneidung oder in 5 Monaten bei Tieren mit einer elektrolytischen Zerstörung. Im terminalen Experiment waren die Barbituratspindeln und rekrutierenden Antworten eigeengt auf umschriebene Rindenfelder und mangelhaft organisiert. Teilweise Zerstörung des rostralen Thalamus erzeugte nur vorübergehende und geringfügige Veränderungen im Verhalten und im EEG, welche nur während einer kurzen Periode unmittelbar nach der Operation nachgewiesen werden konnten. Die mitgeteilten Befunde werden besprochen in Bezug auf die Bedeutung des Thalamus für das Verhalten und in Bezug auf die funktionelle Bedeutung der gemeinsamen Endbahn des diffusen thalamo-kortikalen Projektionssystems.