Brain activation in response to spoken motor commands can be detected by electroencephalography (EEG) in clinically unresponsive patients. The prevalence and prognostic importance of a dissociation between commanded motor behavior and brain activation in the first few days after brain injury are not well understood.

Traumatic brain injury (TBI) results in persistent disruption of brain metabolism that has yet to be mechanistically defined. Early post-traumatic seizures are one potential mechanism for metabolic crisis and hence could be a therapeutic target. We hypothesized that seizures and pseudoperiodic discharges (PDs) may be mechanistically linked to metabolic crisis as measured by cerebral microdialysis.A prospective multicenter study of surface and intracortical depth electroencephalography (EEG) was performed in conjunction with cerebral microdialysis in a cohort of severe TBI patients with time-locked analysis of the neurochemical response to seizures and pseudoperiodic discharges.Seizures or PDs occurred in 61% of 34 subjects, with 42.9% of these seizures noted only on intracortical depth EEG and in some cases lasting for many hours. Metabolic crisis as measured by elevated cerebral microdialysis lactate/pyruvate ratio occurred during seizures or PDs but not during electrically nonepileptic epochs.In TBI patients, seizures and periodic discharges are one mechanism for metabolic crisis, and hence represent a therapeutic target for future study.

BackgroundPatients with brain injury who are unresponsive to commands may perform cognitive tasks that are detected on functional magnetic resonance imaging (fMRI) and electroencephalography (EEG). This phenomenon, known as cognitive motor dissociation, has not been systematically studied in a large cohort of persons with disorders of consciousness.MethodsIn this prospective cohort study conducted at six international centers, we collected clinical, behavioral, and task-based fMRI and EEG data from a convenience sample of 353 adults with disorders of consciousness. We assessed the response to commands on task-based fMRI or EEG in participants without an observable response to verbal commands (i.e., those with a behavioral diagnosis of coma, vegetative state, or minimally conscious state–minus) and in participants with an observable response to verbal commands. The presence or absence of an observable response to commands was assessed with the use of the Coma Recovery Scale–Revised (CRS-R).ResultsData from fMRI only or EEG only were available for 65% of the participants, and data from both fMRI and EEG were available for 35%. The median age of the participants was 37.9 years, the median time between brain injury and assessment with the CRS-R was 7.9 months (25% of the participants were assessed with the CRS-R within 28 days after injury), and brain trauma was an etiologic factor in 50%. We detected cognitive motor dissociation in 60 of the 241 participants (25%) without an observable response to commands, of whom 11 had been assessed with the use of fMRI only, 13 with the use of EEG only, and 36 with the use of both techniques. Cognitive motor dissociation was associated with younger age, longer time since injury, and brain trauma as an etiologic factor. In contrast, responses on task-based fMRI or EEG occurred in 43 of 112 participants (38%) with an observable response to verbal commands.ConclusionsApproximately one in four participants without an observable response to commands performed a cognitive task on fMRI or EEG as compared with one in three participants with an observable response to commands. (Funded by the James S. McDonnell Foundation and others.)