The extended transsphenoidal approach is a less invasive method for removing purely suprasellar lesions compared with traditional transcranial approaches. Most advocates have used a sublabial incision and a microscope and have reported a significant risk of cerebrospinal fluid (CSF) leakage. The authors report on a series of purely endoscopic endonasal surgeries for resection of suprasellar supradiaphragmatic lesions above a normal-sized sella turcica with a low risk of CSF leakage.A purely endoscopic endonasal approach was used to remove suprasellar lesions in a series of 10 patients. Five lesions were prechiasmal (three tuberculum sellae and two planum sphenoidale meningiomas) and five were post-chiasmal (four craniopharyngiomas and one Rathke cleft cyst). The floor of the planum sphenoidale and the sella turcica was reconstructed using a multilayer closure with autologous and synthetic materials. Spinal drainage was performed in only five cases. Complete resection of the lesions was achieved in all but one patient. The pituitary stalk was preserved in all but one patient, whose stalk was invaded by a craniopharyngioma and who had preoperative diabetes insipidus (DI). Vision improved postoperatively in all patients with preoperative impairment. Six patients had temporary DI; in five, the DI became permanent. Four patients with craniopharyngiomas required cortisone and thyroid replacement. After a mean follow up of 10 months, there was only one transient CSF leak when a lumbar drain was clamped prematurely on postoperative Day 5.A purely endoscopic endonasal approach to suprasellar supradiaphragmatic lesions is a feasible minimally invasive alternative to craniotomy. With a multilayer closure, the risk of CSF leakage is low and lumbar drainage can be avoided. A larger series will be required to validate this approach.

Abstract Focal seizure propagation is classically thought to be spatially contiguous. However, distribution of seizures through a large-scale epileptic network has been theorized. Here, we used a multielectrode array, wide field calcium imaging, and two-photon calcium imaging to study focal seizure propagation pathways in an acute rodent neocortical 4-aminopyridine model. Although ictal neuronal bursts did not propagate beyond a 2-3 mm region, they were associated with hemisphere-wide field potential fluctuations and parvalbumin-positive interneuron activity outside the seizure focus. While bicuculline surface application enhanced contiguous seizure propagation, focal bicuculline microinjection at sites distant to the 4-aminopyridine focus resulted in epileptic network formation with maximal activity at the two foci. Our study suggests that both classical and epileptic network propagation can arise from localized inhibition defects, and that the network appearance can arise in the context of normal brain structure without requirement for pathological connectivity changes between sites.

Cerebrospinal fluid (CSF) leaks may occur at the skull base or along the spinal column and can cause a variety of debilitating neurological symptoms for patients. Recognizing the potential presence of a CSF leak and then identifying its source are necessary for accurate diagnosis and definitive treatment. A standardized workflow can be followed for successful leak localization, which often requires several diagnostic studies, and for definitive leak treatment, which can range from minimally invasive, needle-based approaches to a variety of surgical corrections. This review paper provides an overview of epidemiology, pathophysiology, and diagnostic workup for CSF leaks and introduces available treatment options. An illustrative case of a skull base CSF leak demonstrating diagnosis and surgical correction is provided.

Abstract In partial onset epilepsy, seizures arise focally in the brain and often propagate. Patients frequently become refractory to medical management, leaving neurosurgery, which can cause neurologic deficits, as a primary treatment. In the cortex, focal seizures spread through horizontal connections in layers II/III, suggesting that severing these connections can block seizures while preserving function. Focal neocortical epilepsy is induced in mice, sub‐surface cuts are created surrounding the seizure focus using tightly‐focused femtosecond laser pulses, and electrophysiological recordings are acquired at multiple locations for 3–12 months. Cuts reduced seizure frequency in most animals by 87%, and only 5% of remaining seizures propagated to the distant electrodes, compared to 80% in control animals. These cuts produced a modest decrease in cortical blood flow that recovered and left a ≈20‐µm wide scar with minimal collateral damage. When placed over the motor cortex, cuts do not cause notable deficits in a skilled reaching task, suggesting they hold promise as a novel neurosurgical approach for intractable focal cortical epilepsy.

Abstract Seizures are thought to arise from an imbalance of excitatory and inhibitory neuronal activity. While most classical studies suggest excessive excitatory neural activity plays a generative role, some recent findings challenge this view and instead argue that excessive activity in inhibitory neurons initiates seizures. We investigated this question of imbalance in a zebrafish seizure model with multi-regional two-photon imaging of excitatory and inhibitory neuronal activity using a nuclear-localized calcium sensor. We found that seizures consistently initiated in circumscribed zones of the midbrain before propagating to other brain regions. Excitatory neurons were both more prevalent and more likely to be recruited than inhibitory neurons in initiation as compared with propagation zones. These findings support a mechanistic picture whereby seizures initiate in a region of hyper-excitation, then propagate more broadly once inhibitory restraint in the surround is overcome. Teaser We uncover the roles of excitation and inhibition during seizures, thus opening a path to more targeted therapy of epilepsy.

Whether functional hyperemia during epileptic activity is adequate to meet the heightened metabolic demand of such events is controversial. Whereas some studies have demonstrated hyperoxia during ictal onsets, other work has reported transient hypoxic episodes that are spatially dependent on local surface microvasculature. Crucially, how laminar differences in ictal evolution can affect subsequent cerebrovascular responses has not been thus far investigated, and is likely significant in view of possible laminar-dependent neurovascular mechanisms and angioarchitecture. We addressed this open question using a novel multi-modal methodology enabling concurrent measurement of cortical tissue oxygenation, blood flow and hemoglobin concentration, alongside laminar recordings of neural activity, in a urethane anesthetized rat model of recurrent seizures induced by 4-aminopyridine. We reveal there to be a close relationship between seizure epicenter depth, translaminar LFP synchrony and tissue oxygenation during the early stages of recurrent seizures, whereby deep layer seizures are associated with decreased cross laminar synchrony and prolonged periods of hypoxia, and middle layer seizures are accompanied by increased cross-laminar synchrony and hyperoxia. Through comparison with functional activation by somatosensory stimulation and graded hypercapnia, we show that these seizure-related cerebrovascular responses occur in the presence of conserved neural-hemodynamic and blood flow-volume coupling. Our data provide new insights into the laminar dependency of seizure-related neurovascular responses, which may reconcile inconsistent observations of seizure-related hypoxia in the literature, and highlight a potential layer-dependent vulnerability that may contribute to the harmful effects of clinical recurrent seizures. The relevance of our findings to perfusion-related functional neuroimaging techniques in epilepsy are also discussed.

Abstract Sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP) poses a significant risk to life expectancy for individuals with epilepsy. Mechanistic insight, while incomplete, has advanced through clinical observational studies and animal models. Yet we lack preventative therapies, which will depend on understanding SUDEP mechanisms. Recurrent convulsive seizures are the major SUDEP risk factor. Cardiorespiratory dysfunction precedes SUDEP, but whether cardiac arrhythmias are major proximate culprits for SUDEP remains to be determined. Here, we highlight recent data from mouse models and clinical studies that provide increasing support for respiratory depression and decreasing evidence for tachyarrhythmia-induced SUDEP. Further, we review data from genetic and chemoconvulsant mouse models that have enabled a deeper understanding for how seizures initiated in the central nervous system propagate to the autonomic nervous system and drive seizure-induced respiratory depression and subsequent SUDEP, rather than supporting a proximate cardiac arrhythmia cause. Ongoing research will continue to identify predictive SUDEP biomarkers, improve animal models, and translate basic research into precision medicine approaches. Identifying and understanding the brainstem circuits vulnerable in seizure-induced apnoea will enable therapeutic interventions to enhance the quality of life and life expectancy for individuals with epilepsy.

Abstract Developmental and Epileptic Encephalopathies (DEEs), a class of devastating neurological disorders characterized by recurrent seizures and exacerbated by disruptions to excitatory/inhibitory balance in the brain, are commonly caused by mutations in ion channels. Disruption of, or variants in, FGF13 were implicated as causal for a set of DEEs, but the underlying mechanisms were clouded because FGF13 is expressed in both excitatory and inhibitory neurons, FGF13 undergoes extensive alternative splicing producing multiple isoforms with distinct functions, and the overall roles of FGF13 in neurons are incompletely cataloged. To overcome these challenges, we generated a set of novel cell type-specific conditional knockout mice. Interneuron-targeted deletion of Fgf13 led to perinatal mortality associated with extensive seizures and impaired the hippocampal inhibitory/excitatory balance while excitatory neuron-targeted deletion of Fgf13 caused no detectable seizures and no survival deficits. While best studied as a voltage-gated sodium channel (Na v ) regulator, we observed no effect of Fgf13 ablation in interneurons on Na v s but rather a marked reduction in K + channel currents. Re-expressing different Fgf13 splice isoforms could partially rescue deficits in interneuron excitability and restore K + channel current amplitude. These results enhance our understanding of the molecular mechanisms that drive the pathogenesis of Fgf13- related seizures and expand our understanding of FGF13 functions in different neuron subsets.

Abstract In partial onset epilepsy, seizures arise focally in the brain and often propagate, causing acute behavior changes, chronic cognitive decline, and increased mortality. Patients frequently become refractory to medical management, leaving neurosurgical resection of the seizure focus as a primary treatment, which can cause neurologic deficits. In the cortex, focal seizures are thought to spread through horizontal connections in layers II/III, suggesting that selectively severing these connections could block seizure propagation while preserving normal columnar circuitry and function. We induced focal neocortical epilepsy in mice and used tightly-focused femtosecond-duration laser pulses to create a sub-surface, opencylinder cut surrounding the seizure focus and severing cortical layers II-IV. We monitored seizure propagation using electrophysiological recordings at the seizure focus and at distant electrodes for 3-8 months. With laser cuts, only 5% of seizures propagated to the distant electrodes, compared to 85% in control animals. Laser cuts also decreased the number of seizures that were initiated, so that the average number of propagated seizures per day decreased from 42 in control mice to 1.5 with laser cuts. Physiologically, these cuts produced a modest decrease in cortical blood flow that recovered within days and, at one month, left a ~20-μm wide scar with increased gliosis and localized inflammatory cell infiltration but minimal collateral damage. When placed over motor cortex, cuts did not cause notable deficits in a skilled reaching task. Femtosecond laser produced sub-surface cuts hold promise as a novel neurosurgical approach for intractable focal cortical epilepsy, as might develop following traumatic brain injury. Once sentence summary In a mouse model of focal epilepsy, sub-surface laser-produced cuts encircling the seizure focus attenuate propagation without behavioral impairment.