Encephalitis is a severe inflammatory disorder of the brain with many possible causes and a complex differential diagnosis. Advances in autoimmune encephalitis research in the past 10 years have led to the identification of new syndromes and biomarkers that have transformed the diagnostic approach to these disorders. However, existing criteria for autoimmune encephalitis are too reliant on antibody testing and response to immunotherapy, which might delay the diagnosis. We reviewed the literature and gathered the experience of a team of experts with the aims of developing a practical, syndrome-based diagnostic approach to autoimmune encephalitis and providing guidelines to navigate through the differential diagnosis. Because autoantibody test results and response to therapy are not available at disease onset, we based the initial diagnostic approach on neurological assessment and conventional tests that are accessible to most clinicians. Through logical differential diagnosis, levels of evidence for autoimmune encephalitis (possible, probable, or definite) are achieved, which can lead to prompt immunotherapy.

Abstract Objective To report the autoantigens of a new category of treatment‐responsive paraneoplastic encephalitis. Methods Analysis of clinical features, neuropathological findings, tumors, and serum/cerebrospinal fluid antibodies using rat tissue, neuronal cultures, and HEK293 cells expressing subunits of the N ‐methyl‐ D ‐aspartate receptor (NMDAR). Results Twelve women (14–44 years) developed prominent psychiatric symptoms, amnesia, seizures, frequent dyskinesias, autonomic dysfunction, and decreased level of consciousness often requiring ventilatory support. All had serum/cerebrospinal fluid antibodies that predominantly immunolabeled the neuropil of hippocampus/forebrain, in particular the cell surface of hippocampal neurons, and reacted with NR2B (and to a lesser extent NR2A) subunits of the NMDAR. NR2B binds glutamate and forms heteromers (NR1/NR2B or NR1/NR2A/NR2B) that are preferentially expressed in the adult hippocampus/forebrain. Expression of functional heteromers (not single subunits) was required for antibody binding. Eleven patients had teratoma of the ovary (six mature) and one a mature teratoma in the mediastinum; five of five tumors examined contained nervous tissue that strongly expressed NR2 subunits and reacted with patients' antibodies. Tumor resection and immunotherapy resulted in improvement or full recovery of eight of nine patients (paralleled by decreased antibody titers); two of three patients without tumor resection died of neurological deterioration. Autopsies showed extensive microgliosis, rare T‐cell infiltrates, and neuronal degeneration predominantly involving, but not restricted to, the hippocampus. Interpretation Antibodies to NR2B‐ and NR2A‐containing heteromers of the NMDAR associate with a severe but treatment‐responsive encephalitis. Our findings provide a diagnostic test and suggest a model of autoimmune NMDAR‐related encephalitis with broad implications for other immune‐mediated disorders of memory, behavior, and cognition. Ann Neurol 2007;61:25–36

The entopeduncular nucleus (EPN) and substantia nigra pars reticulata (SNr) constitute the output nuclei of the basal ganglia, but studies on the EPN are limited compared with those on the SNr. Both nuclei receive projections from the striatum with axons containing substance P (SP) and cannabinoid type-1 receptor (CB1R), and immunoreactivities for these substances show complementary patterns in the striatum and SNr. In this study we revealed a similar complementarity in the mouse EPN, combined it with region-specific neuronal distributions, and defined subregions of the EPN. First, the EPN was divided into two areas, one showing low SP and high CB1R (lSP/hCB1R) immunoreactivities and the other showing opposite immunoreactivities (hSP/lCB1R). The former received inputs from the dorsolateral striatum that is innervated by sensorimotor cortices, whereas the latter received inputs from the medial striatum innervated by limbic/association cortices. Then, the lSP/hCB1R area was further divided into the dorsolateral subregion in the rostral EPN and the core subregion in the caudal EPN, the latter characterized by the concentration of parvalbumin-positive neurons targeting the VA-VL thalamic nucleus. The hSP/lCB1R area was divided into the ventromedial subregion in the rostral EPN and the shell subregion in the caudal EPN, the former characterized by the concentration of nitric oxide synthase-positive neurons targeting the lateral habenula (LHb). Somatostatin-positive neurons targeting the LHb were located diffusely in three subregions other than the core. These findings illuminate structural organization inside the basal ganglia, suggesting mechanisms for sorting diverse information through parallel loops with differing synaptic modulation by CB1R. Significance statement The entopeduncular nucleus (EPN) in rodents corresponds to the internal segment of the globus pallidus in primates and is one of the major output nuclei of the basal ganglia. Because studies on the EPN are limited, we investigated the morphological features of the mouse EPN, focusing on the complementary immunoreactivities for substance P (SP) and cannabinoid type-1 receptor (CB1R). The EPN was first divided into two parts, one showing low SP and high CB1R immunoreactivities and the other showing opposite immunoreactivities. Each part was further divided into two subregions based on the distributions of different neuronal types. The present findings clarify the structural organization inside the EPN, suggesting mechanisms for processing diverse information with differing synaptic modulation by CB1R.

Paraneoplastic limbic encephalitis (PLE) is a rare disorder characterized by personality changes, irritability, depression, seizures, memory loss and sometimes dementia. The diagnosis is difficult because clinical markers are often lacking, and symptoms usually precede the diagnosis of cancer or mimic other complications. The frequency of antineuronal antibodies in patients with PLE has not been investigated. We examined the neurological symptoms and the causal tumours in 50 patients with PLE to determine the utility of paraneoplastic antibodies and other tests. The diagnosis of PLE required neuropathological examination or the presence of the four following criteria: (i) a compatible clinical picture; (ii) an interval of <4 years between the development of neurological symptoms and tumour diagnosis; (iii) exclusion of other neuro-oncological complications; and (iv) at least one of the following: CSF with inflammatory changes but negative cytology; MRI demonstrating temporal lobe abnormalities; EEG showing epileptic activity in the temporal lobes. Of 1047 patients with neurological symptoms, whose sera or CSF were examined for paraneoplastic antibodies, 79 had the presumptive diagnosis of limbic encephalitis, dementia, cognitive dysfunction, or confusion. Fifty of these patients fulfilled our criteria for PLE. Pathological confirmation was obtained in 12 patients. The commonly associated neoplasms were of the lung (50%), testis (20%) and breast (8%). Neurological symptoms preceded the cancer diagnosis in 60% of patients (by a median of 3.5 months). Twenty-five of 44 (57%) patients with MRI studies had signal abnormalities in the limbic system. Thirty (60%) patients had antineuronal antibodies (18 anti-Hu, 10 anti-Ta, 2 anti-Ma), and 20 were antibody-negative or had uncharacterized antibodies (n = 4). The combination of symptoms, MRI findings and paraneoplastic antibodies established the diagnosis of PLE in 78% of the patients. Patients with anti-Hu antibodies usually had small-cell lung cancer (94%), multifocal neurological symptoms (78%) and a poor neurological outcome. Patients with anti-Ta (also called anti-Ma2) antibodies were young men with testicular tumours (100%), frequent hypothalamic involvement (70%) and a poor neurological outcome. In the group of patients without anti-Hu or anti-Ta antibodies, the tumour distribution was diverse, with cancer of the lung the most common (36%); 57% had positive MRI. Fifteen of 34 (44%) patients with a median follow-up of 8 months showed neurological improvement. Treatment of the tumour appeared to have more effect on the neurological outcome than the use of immune modulation. Improvement was observed in 38% of anti-Hu patients, 30% of anti-Ta patients and 64% of patients without these antibodies.

To report the clinical features of anti-N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR) encephalitis in patients < or = 18 years old.Information was obtained by the authors or referring physicians. Antibodies were determined by immunocytochemistry and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) using HEK293 cells ectopically expressing NR1.Over an 8-month period, 81 patients (12 male) with anti-NMDAR encephalitis were identified. Thirty-two (40%) were < or =18 years old (youngest 23 months, median 14 years); 6 were male. The frequency of ovarian teratomas was 56% in women >18 years old, 31% in girls < or =18 years old (p = 0.05), and 9% in girls < or =14 years old (p = 0.008). None of the male patients had tumors. Of 32 patients < or =18 years old, 87.5% presented with behavioral or personality change, sometimes associated with seizures and frequent sleep dysfunction; 9.5% with dyskinesias or dystonia; and 3% with speech reduction. On admission, 53% had severe speech deficits. Eventually, 77% developed seizures, 84% stereotyped movements, 86% autonomic instability, and 23% hypoventilation. Responses to immunotherapy were slow and variable. Overall, 74% had full or substantial recovery after immunotherapy or tumor removal. Neurological relapses occurred in 25%. At the last follow-up, full recovery occurred more frequently in patients who had a teratoma that was removed (5/8) than in those without a teratoma (4/23; p = 0.03).Anti-NMDAR encephalitis is increasingly recognized in children, comprising 40% of all cases. Younger patients are less likely to have tumors. Behavioral and speech problems, seizures, and abnormal movements are common early symptoms. The phenotype resembles that of the adults, although dysautonomia and hypoventilation are less frequent or severe in children. Ann Neurol 2009;66:11-18.

We recently described a severe, potentially lethal, but treatment-responsive encephalitis that associates with autoantibodies to the NMDA receptor (NMDAR) and results in behavioral symptoms similar to those obtained with models of genetic or pharmacologic attenuation of NMDAR function. Here, we demonstrate that patients' NMDAR antibodies cause a selective and reversible decrease in NMDAR surface density and synaptic localization that correlates with patients' antibody titers. The mechanism of this decrease is selective antibody-mediated capping and internalization of surface NMDARs, as Fab fragments prepared from patients' antibodies did not decrease surface receptor density, but subsequent cross-linking with anti-Fab antibodies recapitulated the decrease caused by intact patient NMDAR antibodies. Moreover, whole-cell patch-clamp recordings of miniature EPSCs in cultured rat hippocampal neurons showed that patients' antibodies specifically decreased synaptic NMDAR-mediated currents, without affecting AMPA receptor-mediated currents. In contrast to these profound effects on NMDARs, patients' antibodies did not alter the localization or expression of other glutamate receptors or synaptic proteins, number of synapses, dendritic spines, dendritic complexity, or cell survival. In addition, NMDAR density was dramatically reduced in the hippocampus of female Lewis rats infused with patients' antibodies, similar to the decrease observed in the hippocampus of autopsied patients. These studies establish the cellular mechanisms through which antibodies of patients with anti-NMDAR encephalitis cause a specific, titer-dependent, and reversible loss of NMDARs. The loss of this subtype of glutamate receptors eliminates NMDAR-mediated synaptic function, resulting in the learning, memory, and other behavioral deficits observed in patients with anti-NMDAR encephalitis.