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.

Background Anti-N-methyl-d-aspartate (NMDA) receptor encephalitis is a severe but treatable autoimmune disorder which diagnosis depends on sensitive and specific antibody testing. We aimed to assess the sensitivity and specificity of serum and CSF antibody testing in patients with anti-NMDA receptor encephalitis, and the relation between titres, relapses, outcome, and epitope repertoire. Methods In this observational study, we used rat brain immunohistochemistry and cell-based assays (CBA) with fixed or live NMDA receptor-expressing cells to determine the sensitivity and specificity of antibody testing in paired serum and CSF samples. Samples were obtained at diagnosis from patients with anti-NMDA receptor encephalitis and from control participants worldwide. We deemed a patient to be antibody positive if their serum, their CSF, or both tested positive with both immunohistochemistry and CBA techniques; we determined titres with serial sample dilution using brain immunohistochemistry. We examined samples from 45 patients (25 with good outcome [modified Rankin Scale, mRS 0–2], ten with poor outcome [mRS 3–6], and ten with relapses) at three or more timepoints. We determined the epitope repertoire in the samples of 23 patients with CBA expressing GluN1-NMDA receptor mutants. Findings We analysed samples from 250 patients with anti-NMDA receptor encephalitis and 100 control participants. All 250 patients had NMDA receptor antibodies in CSF but only 214 had antibodies in serum (sensitivity 100·0% [98·5–100·0%] vs 85·6% [80·7–89·4%], p<0·0001). Serum immunohistochemistry testing was more often in agreement with CBA with fixed cells (77 [71%] of 108) than with CBA with live cells (63 [58%] of 108, p=0·0056). In multivariable analysis, CSF and serum titres were higher in patients with poor outcome than in those with good outcome (CSF dilution 340 vs 129, difference 211, [95% CI 1–421], p=0·049; serum dilution 7370 vs 1243, difference 6127 [2369–9885], p=0·0025), and in patients with teratoma than in those without teratoma (CSF 395 vs 110, difference 285 [134–437], p=0·0079; serum 5515 vs 1644, difference 3870 [548–7193], p=0·024). Over time there was a decrease of antibody titres in the 35 patients with good or poor outcome and samples followed at three timepoints regardless of outcome (from diagnosis to last follow-up: CSF 614 to 76, difference 538 [288–788]; serum 5460 to 1564, difference 3896 [2428–5362]; both p<0·0001). Relapses were associated with a change in titre more often in CSF than in serum (14 of 19 vs seven of 16, p=0·037). After recovery, 24 of 28 CSF samples and 17 of 23 serum samples from patients remained antibody positive. Patients' antibodies targeted a main epitope region at GluN1 aminoacid 369; the epitope repertoire did not differ between patients with different outcomes, and did not change during relapses. Interpretation The sensitivity of NMDA receptor antibody testing is higher in CSF than in serum. Antibody titres in CSF and serum were higher in patients with poor outcome or teratoma than in patients with good outcome or no tumour. The titre change in CSF was more closely related with relapses than was that in serum. These findings emphasise the importance of including CSF in antibody studies, and that antibody titres can complement clinical assessments. Funding Dutch Cancer Society, National Institutes of Health, McKnight Neuroscience of Brain Disorders award, the Fondo de Investigaciones Sanitarias, ErasmusMC fellowship, and Fundació la Marató de TV3.

Some encephalitides or seizure disorders once thought idiopathic now seem to be immune mediated. We aimed to describe the clinical features of one such disorder and to identify the autoantigen involved.15 patients who were suspected to have paraneoplastic or immune-mediated limbic encephalitis were clinically assessed. Confocal microscopy, immunoprecipitation, and mass spectrometry were used to characterise the autoantigen. An assay of HEK293 cells transfected with rodent GABA(B1) or GABA(B2) receptor subunits was used as a serological test. 91 patients with encephalitis suspected to be paraneoplastic or immune mediated and 13 individuals with syndromes associated with antibodies to glutamic acid decarboxylase 65 were used as controls.All patients presented with early or prominent seizures; other symptoms, MRI, and electroencephalography findings were consistent with predominant limbic dysfunction. All patients had antibodies (mainly IgG1) against a neuronal cell-surface antigen; in three patients antibodies were detected only in CSF. Immunoprecipitation and mass spectrometry showed that the antibodies recognise the B1 subunit of the GABA(B) receptor, an inhibitory receptor that has been associated with seizures and memory dysfunction when disrupted. Confocal microscopy showed colocalisation of the antibody with GABA(B) receptors. Seven of 15 patients had tumours, five of which were small-cell lung cancer, and seven patients had non-neuronal autoantibodies. Although nine of ten patients who received immunotherapy and cancer treatment (when a tumour was found) showed neurological improvement, none of the four patients who were not similarly treated improved (p=0.005). Low levels of GABA(B1) receptor antibodies were identified in two of 104 controls (p<0.0001).GABA(B) receptor autoimmune encephalitis is a potentially treatable disorder characterised by seizures and, in some patients, associated with small-cell lung cancer and with other autoantibodies.National Institutes of Health.

We reviewed 200 patients with paraneoplastic encephalomyelitis (PEM) and anti-Hu antibodies to show possible clinical differences with respect to previous series, and to identify patient, tumour and treatment-related characteristics associated with neurological disability and survival. The median age of the 200 patients was 63 years (range 28–82 years) and 75% were men. The predominant neurological syndromes were sensory neuropathy (54%), cerebellar ataxia (10%), limbic encephalitis (9%) and multifocal involvement (11%). Sensorimotor neuropathies with predominant motor involvement were observed in only 4% of the patients. Pathological or X-ray evidence of a tumour was obtained in 167 patients (83%) and was a small-cell lung cancer (SCLC) in 74% of those with histological diagnosis. Coexistence of extrathoracic tumours with SCLC was rare (0.5%). Positive Hu immunoreactivity was observed in the extrathoracic tumours of six out of seven patients in whom autopsy or long-term follow-up ruled out a coexisting SCLC. PEM preceded the diagnosis of the tumour in 71% of patients (mean delay ± SD 6.5 ± 7.0 months; range 0.1–47 months). In the 24 patients in whom the tumour diagnosis was the initial event, PEM predicted the progression or relapse of the tumour in 87% of them. No tumour was found in 33 patients, including four who had a post-mortem study and four with >5 years of follow-up. In a logistic regression analysis, treatment of the tumour, associated or not with immunotherapy, was an independent predictor of improvement/stabilization of PEM [odds ratio 4.56; 95% confidence interval (CI) 1.62–12.86]. Cox multivariate analysis indicated that the variables independently associated with mortality were: age >60 years [relative risk (RR) 1.49; 95% CI 1.05–2.12], Rankin score at diagnosis >3 (RR 1.60; 95% CI 1.12–2.28), more than one area of the nervous system affected (RR 1.61; 95% CI 1.08–2.40), and absence of treatment (RR 2.56; 95% CI 1.76–3.71). We conclude that, unlike previous series, the majority of our patients were male, and there was a low occurrence of predominantly motor neuropathies and extrathoracic tumours coexisting with SCLC. When the diagnosed extrathoracic tumour expresses Hu antigens, further tests to rule out a coexisting SCLC are probably unnecessary. Finally, the predictors of mortality and PEM evolution found in the study may be important in the design of future therapeutic protocols, and emphasize the importance of early diagnosis and treatment of the underlying tumour.

Dalmau, Josep M.D.; Graus, Francesc M.D.; Rosenblum, Marc k. M.D.; Posner, Jerome B. M.D. Author Information

Standardized guidelines for the baseline evaluation and response assessment of primary CNS lymphoma (PCNSL) are critical to ensure comparability among clinical trials for newly diagnosed patients. The relative rarity of this tumor precludes rapid completion of large-scale phase III trials and, therefore, our reliance on the results of well-designed phase II trials is critical. To formulate this recommendation, an international group of experts representing hematologic oncology, medical oncology, neuro-oncology, neurology, radiation oncology, neurosurgery, and ophthalmology met to review current standards of reporting and to formulate a consensus opinion regarding minimum baseline evaluation and common standards for assessing response to therapy. The response guidelines were based on the results of neuroimaging, corticosteroid use, ophthalmologic examination, and CSF cytology. A critical issue that requires additional study is the optimal method to assess the neurocognitive impact of therapy and address the quality of life of PCNSL survivors. We hope that these guidelines will improve communication among investigators and comparability among clinical trials in a way that will allow us to develop better therapies for patients.

To report the clinical and immunological features of a novel autoantigen related to limbic encephalitis (LE) and the effect of patients' antibodies on neuronal cultures.We conducted clinical analyses of 10 patients with LE. Immunoprecipitation and mass spectrometry were used to identify the antigens. Human embryonic kidney 293 cells expressing the antigens were used in immunocytochemistry and enzyme-linked immunoabsorption assay. The effect of patients' antibodies on cultures of live rat hippocampal neurons was determined with confocal microscopy.Median age was 60 (38-87) years; 9 were women. Seven had tumors of the lung, breast, or thymus. Nine patients responded to immunotherapy or oncological therapy, but neurological relapses, without tumor recurrence, were frequent and influenced the long-term outcome. One untreated patient died of LE. All patients had antibodies against neuronal cell surface antigens that by immunoprecipitation were found to be the glutamate receptor 1 (GluR1) and GluR2 subunits of the alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor (AMPAR). Human embryonic kidney 293 cells expressing GluR1/2 reacted with all patients' sera or cerebrospinal fluid, providing a diagnostic test for the disorder. Application of antibodies to cultures of neurons significantly decreased the number of GluR2-containing AMPAR clusters at synapses with a smaller decrease in overall AMPAR cluster density; these effects were reversed after antibody removal.Antibodies to GluR1/2 associate with LE that is often paraneoplastic, treatment responsive, and has a tendency to relapse. Our findings support an antibody-mediated pathogenesis in which patients' antibodies alter the synaptic localization and number of AMPARs.

Increasing experience indicates that anti-Ma2-associated encephalitis differs from classical paraneoplastic limbic or brainstem encephalitis, and therefore may be unrecognized. To facilitate its diagnosis we report a comprehensive clinical analysis of 38 patients with anti-Ma2 encephalitis. Thirty-four (89%) patients presented with isolated or combined limbic, diencephalic or brainstem dysfunction, and four with other syndromes. Considering the clinical and MRI follow-up, 95% of the patients developed limbic, diencephalic or brainstem encephalopathy. Only 26% had classical limbic encephalitis. Excessive daytime sleepiness affected 32% of the patients, sometimes with narcolepsy-cataplexy and low CSF hypocretin. Additional hormonal or MRI abnormalities indicated diencephalic-hypothalamic involvement in 34% of the patients. Eye movement abnormalities were prominent in 92% of the patients with brainstem dysfunction, but those with additional limbic or diencephalic deficits were most affected; 60% of these patients had vertical gaze paresis that sometimes evolved to total external ophthalmoplegia. Three patients developed atypical parkinsonism, and two a severe hypokinetic syndrome with a tendency to eye closure and dramatic reduction of verbal output. Neurological symptoms preceded the tumour diagnosis in 62% of the patients. Brain MRI abnormalities were present in 74% of all patients and 89% of those with limbic or diencephalic dysfunction. Among the 34 patients with cancer, 53% had testicular germ-cell tumours. Two patients without evidence of cancer had testicular microcalcification and one cryptorchidism, risk factors for testicular germ-cell tumours. After neurological syndrome development, 17 of 33 patients received oncological treatment (nine also immunotherapy), 10 immunotherapy alone, and six no treatment. Overall, 33% of the patients had neurological improvement, three with complete recovery; 21% had long-term stabilization, and 46% deteriorated. Features significantly associated with improvement or stabilization included, male gender, age <45 years, testicular tumour with complete response to treatment, absence of anti-Ma1 antibodies and limited CNS involvement. Immunosuppression was not found to be associated with improvement but was clearly effective in some patients. Fifteen patients (10 women, five men) had additional antibodies to Ma1. These patients were more likely to have tumours other than testicular cancer and to develop ataxia, and had a worse prognosis than patients with only anti-Ma2 antibodies (two women, 21 men); 67% of deceased patients had anti-Ma1 antibodies. Anti-Ma2 encephalitis (with or without anti-Ma1 antibodies) should be suspected in patients with limbic, diencephalic or brainstem dysfunction, MRI abnormalities in these regions, and inflammatory changes in the CSF. In young male patients, the primary tumour is usually in the testis, in other patients the leading neoplasm is lung cancer.