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.

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.

Antibodies that immunoprecipitate 125I-α-dendrotoxin-labelled voltage-gated potassium channels extracted from mammalian brain tissue have been identified in patients with neuromyotonia, Morvan’s syndrome, limbic encephalitis and a few cases of adult-onset epilepsy. These conditions often improve following immunomodulatory therapies. However, the proportions of the different syndromes, the numbers with associated tumours and the relationships with potassium channel subunit antibody specificities have been unclear. We documented the clinical phenotype and tumour associations in 96 potassium channel antibody positive patients (titres >400 pM). Five had thymomas and one had an endometrial adenocarcinoma. To define the antibody specificities, we looked for binding of serum antibodies and their effects on potassium channel currents using human embryonic kidney cells expressing the potassium channel subunits. Surprisingly, only three of the patients had antibodies directed against the potassium channel subunits. By contrast, we found antibodies to three proteins that are complexed with 125I-α-dendrotoxin-labelled potassium channels in brain extracts: (i) contactin-associated protein-2 that is localized at the juxtaparanodes in myelinated axons; (ii) leucine-rich, glioma inactivated 1 protein that is most strongly expressed in the hippocampus; and (iii) Tag-1/contactin-2 that associates with contactin-associated protein-2. Antibodies to Kv1 subunits were found in three sera, to contactin-associated protein-2 in 19 sera, to leucine-rich, glioma inactivated 1 protein in 55 sera and to contactin-2 in five sera, four of which were also positive for the other antibodies. The remaining 18 sera were negative for potassium channel subunits and associated proteins by the methods employed. Of the 19 patients with contactin-associated protein-antibody-2, 10 had neuromyotonia or Morvan’s syndrome, compared with only 3 of the 55 leucine-rich, glioma inactivated 1 protein-antibody positive patients (P < 0.0001), who predominantly had limbic encephalitis. The responses to immunomodulatory therapies, defined by changes in modified Rankin scores, were good except in the patients with tumours, who all had contactin-associated-2 protein antibodies. This study confirms that the majority of patients with high potassium channel antibodies have limbic encephalitis without tumours. The identification of leucine-rich, glioma inactivated 1 protein and contactin-associated protein-2 as the major targets of potassium channel antibodies, and their associations with different clinical features, begins to explain the diversity of these syndromes; furthermore, detection of contactin-associated protein-2 antibodies should help identify the risk of an underlying tumour and a poor prognosis in future patients.

Encephalitis has many causes, but for most patients the cause is unknown. We aimed to establish the cause and identify the clinical differences between causes in patients with encephalitis in England.Patients of all ages and with symptoms suggestive of encephalitis were actively recruited for 2 years (staged start between October, 2005, and November, 2006) from 24 hospitals by clinical staff. Systematic laboratory testing included PCR and antibody assays for all commonly recognised causes of infectious encephalitis, investigation for less commonly recognised causes in immunocompromised patients, and testing for travel-related causes if indicated. We also tested for non-infectious causes for acute encephalitis including autoimmunity. A multidisciplinary expert team reviewed clinical presentation and hospital tests and directed further investigations. Patients were followed up for 6 months after discharge from hospital.We identified 203 patients with encephalitis. Median age was 30 years (range 0-87). 86 patients (42%, 95% CI 35-49) had infectious causes, including 38 (19%, 14-25) herpes simplex virus, ten (5%, 2-9) varicella zoster virus, and ten (5%, 2-9) Mycobacterium tuberculosis; 75 (37%, 30-44) had unknown causes. 42 patients (21%, 15-27) had acute immune-mediated encephalitis. 24 patients (12%, 8-17) died, with higher case fatality for infections from M tuberculosis (three patients; 30%, 7-65) and varicella zoster virus (two patients; 20%, 2-56). The 16 patients with antibody-associated encephalitis had the worst outcome of all groups-nine (56%, 30-80) either died or had severe disabilities. Patients who died were more likely to be immunocompromised than were those who survived (OR = 3·44).Early diagnosis of encephalitis is crucial to ensure that the right treatment is given on time. Extensive testing substantially reduced the proportion with unknown cause, but the proportion of cases with unknown cause was higher than that for any specific identified cause.The Policy Research Programme, Department of Health, UK.

Abstract Preliminary clinical data indicate that severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection is associated with neurological and neuropsychiatric illness. Responding to this, a weekly virtual coronavirus disease 19 (COVID-19) neurology multi-disciplinary meeting was established at the National Hospital, Queen Square, in early March 2020 in order to discuss and begin to understand neurological presentations in patients with suspected COVID-19-related neurological disorders. Detailed clinical and paraclinical data were collected from cases where the diagnosis of COVID-19 was confirmed through RNA PCR, or where the diagnosis was probable/possible according to World Health Organization criteria. Of 43 patients, 29 were SARS-CoV-2 PCR positive and definite, eight probable and six possible. Five major categories emerged: (i) encephalopathies (n = 10) with delirium/psychosis and no distinct MRI or CSF abnormalities, and with 9/10 making a full or partial recovery with supportive care only; (ii) inflammatory CNS syndromes (n = 12) including encephalitis (n = 2, para- or post-infectious), acute disseminated encephalomyelitis (n = 9), with haemorrhage in five, necrosis in one, and myelitis in two, and isolated myelitis (n = 1). Of these, 10 were treated with corticosteroids, and three of these patients also received intravenous immunoglobulin; one made a full recovery, 10 of 12 made a partial recovery, and one patient died; (iii) ischaemic strokes (n = 8) associated with a pro-thrombotic state (four with pulmonary thromboembolism), one of whom died; (iv) peripheral neurological disorders (n = 8), seven with Guillain-Barré syndrome, one with brachial plexopathy, six of eight making a partial and ongoing recovery; and (v) five patients with miscellaneous central disorders who did not fit these categories. SARS-CoV-2 infection is associated with a wide spectrum of neurological syndromes affecting the whole neuraxis, including the cerebral vasculature and, in some cases, responding to immunotherapies. The high incidence of acute disseminated encephalomyelitis, particularly with haemorrhagic change, is striking. This complication was not related to the severity of the respiratory COVID-19 disease. Early recognition, investigation and management of COVID-19-related neurological disease is challenging. Further clinical, neuroradiological, biomarker and neuropathological studies are essential to determine the underlying pathobiological mechanisms that will guide treatment. Longitudinal follow-up studies will be necessary to ascertain the long-term neurological and neuropsychological consequences of this pandemic.

Patients presenting with subacute amnesia are frequently seen in acute neurological practice. Amongst the differential diagnoses, herpes simplex encephalitis, Korsakoff’s syndrome and limbic encephalitis should be considered. Limbic encephalitis is typically a paraneoplastic syndrome with a poor prognosis; thus, identifying those patients with potentially reversible symptoms is important. Voltage‐gated potassium channel antibodies (VGKC‐Ab) have recently been reported in three cases of reversible limbic encephalitis. Here we review the clinical, immunological and neuropsychological features of 10 patients (nine male, one female; age range 44–79 years), eight of whom were identified in two centres over a period of 15 months. The patients presented with 1–52 week histories of memory loss, confusion and seizures. Low plasma sodium concentrations, initially resistant to treatment, were present in eight out of 10. Brain MRI at onset showed signal change in the medial temporal lobes in eight out of 10 cases. Paraneoplastic antibodies were negative, but VGKC‐Ab ranged from 450 to 5128 pM (neurological and healthy controls <100 pM). CSF oligoclonal bands were found in only one, but bands matched with those in the serum were found in six other patients. VGKC‐Abs in the CSF, tested in five individuals, varied between <1 and 10% of serum values. Only one patient had neuromyotonia, which was excluded by electromyography in seven of the others. Formal neuropsychology testing showed severe and global impairment of memory, with sparing of general intellect in all but two patients, and of nominal functions in all but one. Variable regimes of steroids, plasma exchange and intravenous immunoglobulin were associated with variable falls in serum VGKC‐Abs, to values between 2 and 88% of the initial values, together with marked improvement of neuropsychological functioning in six patients, slight improvement in three and none in one. The improvement in neuropsychological functioning in seven patients correlated broadly with the fall in antibodies. However, varying degrees of cerebral atrophy and residual cognitive impairment were common. Over the same period, only one paraneoplastic case of limbic encephalitis was identified between the two main centres. Thus, VGKC‐Ab‐associated encephalopathy is a relatively common form of autoimmune, non‐paraneoplastic, potentially treatable encephalitis that can be diagnosed by a serological test. Establishing the frequency of this new syndrome, the full range of clinical presentations and means of early recognition, and optimal immunotherapy, should now be the aim.

Antibodies to the N-methyl-d-aspartate subtype of glutamate receptor have been associated with a newly-described encephalopathy that has been mainly identified in young females with ovarian tumours. However, the full clinical spectrum and treatment responses are not yet clear. We established a sensitive cell-based assay for detection of N-methyl-d-aspartate receptor antibodies in serum or cerebrospinal fluid, and a quantitative fluorescent immunoprecipitation assay for serial studies. Although there was marked intrathecal synthesis of N-methyl-d-aspartate receptor antibodies, the absolute levels of N-methyl-d-aspartate receptor antibodies were higher in serum than in cerebrospinal fluid. N-methyl-d-aspartate receptor antibodies were of the immunoglobulin G1 subclass and were able to activate complement on N-methyl d-aspartate receptor-expressing human embryonic kidney cells. From questionnaires returned on 44 N-methyl-d-aspartate receptor antibody-positive patients, we identified a high proportion without a detected tumour (35/44, 80%: follow-up 3.6–121 months, median 16 months). Among the latter were 15 adult females (43%), 10 adult males (29%) and 10 children (29%), with four in the first decade of life. Overall, there was a high proportion (29%) of non-Caucasians. Good clinical outcomes, as defined by reductions in modified Rankin scores, correlated with decreased N-methyl-d-aspartate receptor antibody levels and were associated with early (<40 days) administration of immunotherapies in non-paraneoplastic patients (P < 0.0001) and earlier tumour removal in paraneoplastic patients (P = 0.02). Ten patients (23%) who were first diagnosed during relapses had no evidence of tumours but had received minimal or no immunotherapy during earlier episodes. Temporal analysis of the onset of the neurological features suggested progression through two main stages. The time of onset of the early features, characterized by neuropsychiatric symptoms and seizures preceded by a median of 10–20 days, the onset of movement disorders, reduction in consciousness and dysautonomia. This temporal dichotomy was also seen in the timing of cerebrospinal fluid, electroencephalographic and in the rather infrequent cerebral imaging changes. Overall, our data support a model in which the early features are associated with cerebrospinal fluid lymphocytosis, and the later features with appearance of oligoclonal bands. The immunological events and neuronal mechanisms underlying these observations need to be explored further, but one possibility is that the early stage represents diffusion of serum antibodies into the cortical grey matter, whereas the later stage results from secondary expansion of the immunological repertoire within the intrathecal compartment acting on subcortical neurons. Four patients, who only had temporal lobe epilepsy without oligoclonal bands, may represent restriction to the first stage.

To describe a distinctive seizure semiology that closely associates with voltage-gated potassium channel (VGKC)-complex/Lgi1 antibodies and commonly precedes the onset of limbic encephalitis (LE).Twenty-nine patients were identified by the authors (n = 15) or referring clinicians (n = 14). The temporal progression of clinical features and serum sodium, brain magnetic resonance imaging (MRI), positron emission tomography/single photon emission computed tomography, and VGKC-complex antibodies was studied.Videos and still images showed a distinctive adult-onset, frequent, brief dystonic seizure semiology that predominantly affected the arm and ipsilateral face. We have termed these faciobrachial dystonic seizures (FBDS). All patients tested during their illness had antibodies to VGKC complexes; the specific antigenic target was Lgi1 in 89%. Whereas 3 patients never developed LE, 20 of the remaining 26 (77%) experienced FBDS prior to the development of the amnesia and confusion that characterize LE. During the prodrome of FBDS alone, patients had normal sodium and brain MRIs, but electroencephalography demonstrated ictal epileptiform activity in 7 patients (24%). Following development of LE, the patients often developed other seizure semiologies, including typical mesial temporal lobe seizures. At this stage, investigations commonly showed hyponatremia and MRI hippocampal high T2 signal; functional brain imaging showed evidence of basal ganglia involvement in 5/8. Antiepileptic drugs (AEDs) were generally ineffective and in 41% were associated with cutaneous reactions that were often severe. By contrast, immunotherapies produced a clear, and often dramatic, reduction in FBDS frequency.Recognition of FBDS should prompt testing for VGKC-complex/Lgi1 antibodies. AEDs often produce adverse effects; treatment with immunotherapies may prevent the development of LE with its potential for cerebral atrophy and cognitive impairment.

Thymectomy has been a mainstay in the treatment of myasthenia gravis, but there is no conclusive evidence of its benefit. We conducted a multicenter, randomized trial comparing thymectomy plus prednisone with prednisone alone.