Seizure semiology: an overview of the 'inverse problem'.

In clinical practice, a classification of seizures based on clinical signs and symptoms leads to an improved understanding of epilepsy-related issues and therefore strongly contributes to a better patient care. The inverse problem involves inferring the anatomical brain localization of a seizure from the scalp surface EEG, a concept we apply here to correlate seizure origin with seizure semiology. The spheres of sensorium, motor features, consciousness changes and autonomic alterations during ictal and postictal manifestations are reviewed, including several subdivisions used to better categorize particular features. Particular attention is given to behavioral features, as well as to features occurring in idiopathic generalized epileptic syndromes and psychogenic nonepileptic spells.

Neurological Prognostication after Cardiac Arrest and Therapeutic Hypothermia: a Prospective Validation Study

Introduction: Clinical examination and electroencephalography study (EEG) have been recommended to predict functional recovery in comatose survivors of cardiac arrest (CA), however their prognostic value in patients treated with induced hypothermia (IH) has not been evaluated. Hypothesis: We aimed to validate the prognostic ability of clinical examination and EEG in predicting outcome of patients with coma after CA treated with IH and sought to derive a score with high predictive value for poor functional outcome in this setting. Methods: We prospectively studied 100 consecutive comatose survivors of CA treated with IH. Repeated neurological examination and EEG were performed early after passive rewarming and off sedation. Mortality was assessed at hospital discharge, and functional outcome at 3 to 6 months with Cerebral Performance Categories (CPC), and was dichotomized as good (CPC 1-2) vs. poor (CPC 3-5). Independent predictors of outcome were identified by multivariable logistic regression and used to assess the prognostic value of a Reproducible Electro-clinical Prognosticators of Outcome Score (REPOS). Results: Patients (20/100) with good outcome had all a reactive EEG background. Incomplete recovery of brainstem reflexes, myoclonus, time to return of spontaneous circulation (ROSC) > 25 min, and unreactive EEG background were all independent predictors of death and severe disability, and were added to construct the REPOS. Using a cut-off of 0 or 1 variables for good vs. 2 to 4 for poor outcome, the REPOS had a positive predictive value of 1.00 (95% CI: 0.92-1.00), a negative predictive value of 0.43 (95% CI: 0.29-0.58) and an accuracy of 0.81 for poor functional recovery at 3 to 6 months. Conclusions: In comatose survivors of CA treated with IH, a prognostic score, including clinical and EEG examination, was highly predictive of death and poor functional outcome at 3 to 6 months. Lack of EEG background reactivity strongly predicted poor neurological recovery after CA. Our findings show that clinical and electrophysiological studies are effective in predicting long-term outcome of comatose survivors after CA and IH, and suggest that EEG improves early prognostic assessment in the setting of therapeutic cooling.

Auditory perceptual decision-making based on semantic categorization of environmental sounds.

Discriminating complex sounds relies on multiple stages of differential brain activity. The specific roles of these stages and their links to perception were the focus of the present study. We presented 250ms duration sounds of living and man-made objects while recording 160-channel electroencephalography (EEG). Subjects categorized each sound as that of a living, man-made or unknown item. We tested whether/when the brain discriminates between sound categories even when not transpiring behaviorally. We applied a single-trial classifier that identified voltage topographies and latencies at which brain responses are most discriminative. For sounds that the subjects could not categorize, we could successfully decode the semantic category based on differences in voltage topographies during the 116-174ms post-stimulus period. Sounds that were correctly categorized as that of a living or man-made item by the same subjects exhibited two periods of differences in voltage topographies at the single-trial level. Subjects exhibited differential activity before the sound ended (starting at 112ms) and on a separate period at ~270ms post-stimulus onset. Because each of these periods could be used to reliably decode semantic categories, we interpreted the first as being related to an implicit tuning for sound representations and the second as being linked to perceptual decision-making processes. Collectively, our results show that the brain discriminates environmental sounds during early stages and independently of behavioral proficiency and that explicit sound categorization requires a subsequent processing stage.

CD40 activation induces NREM sleep and modulates genes associated with sleep homeostasis.

The T-cell derived cytokine CD40 ligand is overexpressed in patients with autoimmune diseases. Through activation of its receptor, CD40 ligand leads to a tumor necrosis factor (TNF) receptor 1 (TNFR1) dependent impairment of locomotor activity in mice. Here we report that this effect is explained through a promotion of sleep, which was specific to non-rapid eye movement (NREM) sleep while REM sleep was suppressed. The increase in NREM sleep was accompanied by a decrease in EEG delta power during NREM sleep and by a decrease in the expression of transcripts in the cerebral cortex known to be associated with homeostatic sleep drive, such as Homer1a, Early growth response 2, Neuronal pentraxin 2, and Fos-like antigen 2. The effect of CD40 activation was mimicked by peripheral TNF injection and prevented by the TNF blocker etanercept. Our study indicates that sleep-wake dysregulation in autoimmune diseases may result from CD40 induced TNF:TNFR1 mediated alterations of molecular pathways, which regulate sleep-wake behavior.

Outcome Prediction after Cardiac Arrest Treated with Hypothermia

Rationale: Clinical and electrophysiological prognostic markers of brain anoxia have been mostly evaluated in comatose survivors of out hospital cardiac arrest (OHCA) after standard resuscitation, but their predictive value in patients treated with mild induced hypothermia (IH) is unknown. The objective of this study was to identify a predictive score of independent clinical and electrophysiological variables in comatose OHCA survivors treated with IH, aiming at a maximal positive predictive value (PPV) and a high negative predictive value (NPV) for mortality. Methods: We prospectively studied consecutive adult comatose OHCA survivors from April 2006 to May 2009, treated with mild IH to 33-34_C for 24h at the intensive care unit of the Lausanne University Hospital, Switzerland. IH was applied using an external cooling method. As soon as subjects passively rewarmed (body temperature >35_C) they underwent EEG and SSEP recordings (off sedation), and were examined by experienced neurologists at least twice. Patients with status epilepticus were treated with AED for at least 24h. A multivariable logistic regression was performed to identify independent predictors of mortality at hospital discharge. These were used to formulate a predictive score. Results: 100 patients were studied; 61 died. Age, gender and OHCA etiology (cardiac vs. non-cardiac) did not differ among survivors and nonsurvivors. Cardiac arrest type (non-ventricular fibrillation vs. ventricular fibrillation), time to return of spontaneous circulation (ROSC) >25min, failure to recover all brainstem reflexes, extensor or no motor response to pain, myoclonus, presence of epileptiform discharges on EEG, EEG background unreactive to pain, and bilaterally absent N20 on SSEP, were all significantly associated with mortality. Absent N20 was the only variable showing no false positive results. Multivariable logistic regression identified four independent predictors (Table). These were used to construct the score, and its predictive values were calculated after a cut-off of 0-1 vs. 2-4 predictors. We found a PPV of 1.00 (95% CI: 0.93-1.00), a NPV of 0.81 (95% CI: 0.67-0.91) and an accuracy of 0.93 for mortality. Among 9 patients who were predicted to survive by the score but eventually died, only 1 had absent N20. Conclusions: Pending validation in a larger cohort, this simple score represents a promising tool to identify patients who will survive, and most subjects who will not, after OHCA and IH. Furthermore, while SSEP are 100% predictive of poor outcome but not available in most hospitals, this study identifies EEG background reactivity as an important predictor after OHCA. The score appears robust even without SSEP, suggesting that SSEP and other investigations (e.g., mismatch negativity, serum NSE) might be principally needed to enhance prognostication in the small subgroup of patients failing to improve despite a favorable score.

Splenium of corpus callosum: patterns of interhemispheric interaction in children and adults.

The splenium of the corpus callosum connects the posterior cortices with fibers varying in size from thin late-myelinating axons in the anterior part, predominantly connecting parietal and temporal areas, to thick early-myelinating fibers in the posterior part, linking primary and secondary visual areas. In the adult human brain, the function of the splenium in a given area is defined by the specialization of the area and implemented via excitation and/or suppression of the contralateral homotopic and heterotopic areas at the same or different level of visual hierarchy. These mechanisms are facilitated by interhemispheric synchronization of oscillatory activity, also supported by the splenium. In postnatal ontogenesis, structural MRI reveals a protracted formation of the splenium during the first two decades of human life. In doing so, the slow myelination of the splenium correlates with the formation of interhemispheric excitatory influences in the extrastriate areas and the EEG synchronization, while the gradual increase of inhibitory effects in the striate cortex is linked to the local inhibitory circuitry. Reshaping interactions between interhemispherically distributed networks under various perceptual contexts allows sparsification of responses to superfluous information from the visual environment, leading to a reduction of metabolic and structural redundancy in a child's brain.

Auditory verbal hallucinations of epileptic origin.

Complex auditory hallucinations are often characterized by hearing voices and are then called auditory verbal hallucinations (AVHs). While AVHs have been extensively investigated in psychiatric patients suffering from schizophrenia, reports from neurological patients are rare and, in most cases, incomplete. Here, we characterize AVHs in 9 patients suffering from pharmacoresistant epilepsy by analyzing the phenomenology of AVHs and patients' neuropsychological and lesion profiles. From a cohort of 352 consecutively examined patients with epilepsy, 9 patients suffering AVHs were identified and studied by means of a semistructured interview, neuropsychological tests, and multimodal imaging, relying on a combination of functional and structural neuroimaging data and surface and intracranial EEG. We found that AVHs in patients with epilepsy were associated with prevalent language deficits and damage to posterior language areas and basal language areas in the left temporal cortex. Auditory verbal hallucinations, most of the times, consisted in hearing a single voice of the same gender and language as the patient and had specific spatial features, being, most of the times, perceived in the external space, contralateral to the lesion. We argue that the consistent location of AVHs in the contralesional external space, the prominence of associated language deficits, and the prevalence of lesions to the posterior temporal language areas characterize AVHs of neurological origin, distinguishing them from those of psychiatric origin.

Neuromonitoring after major neurosurgical procedures.

Postoperative care of major neurosurgical procedures is aimed at the prevention, detection and treatment of secondary brain injury. This consists of a series of pathological events (i.e. brain edema and intracranial hypertension, cerebral hypoxia/ischemia, brain energy dysfunction, non-convulsive seizures) that occur early after the initial insult and surgical intervention and may add further burden to primary brain injury and thus impact functional recovery. Management of secondary brain injury requires specialized neuroscience intensive care units (ICU) and continuous advanced monitoring of brain physiology. Monitoring of intracranial pressure (ICP) is a mainstay of care and is recommended by international guidelines. However, ICP monitoring alone may be insufficient to detect all episodes of secondary brain insults. Additional invasive (i.e. brain tissue PO2, cerebral microdialysis, regional cerebral blood flow) and non-invasive (i.e. transcranial doppler, near-infrared spectroscopy, EEG) brain monitoring devices might complement ICP monitoring and help clinicians to target therapeutic interventions (e.g. management of cerebral perfusion pressure, blood transfusion, glucose control) to patient-specific pathophysiology. Several independent studies demonstrate such multimodal approach may optimize patient care after major neurosurgical procedures. The aim of this review is to evaluate some of the available monitoring systems and summarize recent important data showing the clinical utility of multimodal neuromonitoring for the management of main acute neurosurgical conditions, including traumatic brain injury, subarachnoid hemorrhage and stroke.

Contemporary approach to neurologic prognostication of coma after cardiac arrest.

Coma after cardiac arrest (CA) is an important cause of admission to the ICU. Prognosis of post-CA coma has significantly improved over the past decade, particularly because of aggressive postresuscitation care and the use of therapeutic targeted temperature management (TTM). TTM and sedatives used to maintain controlled cooling might delay neurologic reflexes and reduce the accuracy of clinical examination. In the early ICU phase, patients' good recovery may often be indistinguishable (based on neurologic examination alone) from patients who eventually will have a poor prognosis. Prognostication of post-CA coma, therefore, has evolved toward a multimodal approach that combines neurologic examination with EEG and evoked potentials. Blood biomarkers (eg, neuron-specific enolase [NSE] and soluble 100-β protein) are useful complements for coma prognostication; however, results vary among commercial laboratory assays, and applying one single cutoff level (eg, > 33 μg/L for NSE) for poor prognostication is not recommended. Neuroimaging, mainly diffusion MRI, is emerging as a promising tool for prognostication, but its precise role needs further study before it can be widely used. This multimodal approach might reduce false-positive rates of poor prognosis, thereby providing optimal prognostication of comatose CA survivors. The aim of this review is to summarize studies and the principal tools presently available for outcome prediction and to describe a practical approach to the multimodal prognostication of coma after CA, with a particular focus on neuromonitoring tools. We also propose an algorithm for the optimal use of such multimodal tools during the early ICU phase of post-CA coma.

Ontogeny of Sleeping in Color - Linking melanism to sleep architecture and rhythmicity variation in wild barn owl nestlings

The function of sleep remains unknown. To gain insight into the function of sleep in natural conditions, I assessed variation in sleep architecture and its link with fitness-related phenotypic traits. I considered melanin-based coloration because its underlying genetic basis is very well known giving an opportunity to examine whether some genes pleiotropically regulate both coloration and sleep. The melanocortin system is known to generate covariation between melanin-based coloration and other phenotypes like behaviour, physiology and life history traits. I investigated whether this system of genes could participate in the co-expression of coloration and sleep. I carried out a study with nestling barn owls (Tyto alba) in order to tackle the potential link between variation in color traits and the ontogeny of sleep under natural conditions. For this I established a suitable method for recording the brain activity (electroencephalogram) of owls in nature. Birds are especially interesting, because they convergently evolved sleep states similar to those exhibited by mammals. As in mammals, I found that in owlets time spent in rapid eye movement (REM) sleep declines with age, a relationship thought to eflect developmental changes in the brain. Thus this developmental trajectory appears to reflect a fundamental feature of sleep. Additionally, I discovered an association between a gene involved in melanism expressed in the feather follicles (proprotein convertase subtilisin/kexin type 2, PCSK2) and the age-related changes in sleep in the brain. Nestlings with higher expression levels of PCSK2 showed a more precocial pattern of sleep development and a higher degree of melanin-based coloration compared to nestlings with lower PCSK2 expression. Also sleep architecture and the development of rhythmicity in brain and physical activity was related to plumage traits of the nestlings and their biological parents. This pattern during ontogeny might reflect differences in life l history strategies, antipredator behaviour and developmental pace. Therefore, differently colored individuals may differentially deal with trade-offs between the costs and benefits of sleep which in turn lead to differences in brain organization and ultimately fitness. These results should stimulate evolutionary biologists to consider sleep as a major life history trait. Résumé La fonction du sommeil reste inconnue. Afin d'acquérir une meilleur compréhension de la fonction du sommeil dans les conditions naturelles, j'ai analysé la variation dans l'architecture du sommeil et son lien avec d'autres traits phénotypiques liés au succès reproducteur (fitness). J'ai choisi et examiné la coloration mélanique, car ses bases génétiques sont bien connues et il est ainsi possible d'étudier si certains gènes, de façon pléiotropique régulent à la fois la coloration et le sommeil. J'ai exploré si ce système génétique était impliqué dans la co-expression de la coloration et du sommeil. J'ai effectué mon étude sur des poussins de chouette effraie (Tyto alba) en condition naturelle, pour rechercher ce lien potentiel entre la variation de la coloration et l'ontogenèse du sommeil. Dans ce but, j'ai établi une méthodologie permettant d'enregistrer l'activité cérébrale (électroencéphalogramme) des chouettes dans la nature. Les oiseaux sont particulièrement intéressants car ils ont développé, par évolution convergente, des phases de sommeil similaires à celles des mammifères. De manière semblable à ce qui a été montré chez les mammifères, j'ai découvert que le temps passé dans le sommeil paradoxal diminue avec l'âge des poussins. On pense que ceci est dû aux changements développementaux au niveau du cerveau. Cette trajectoire développementale semble refléter une caractéristique fondamentale du sommeil. J'ai également découvert une association entre l'un des gènes impliqué dans le mélanisme, exprimé dans les follicules plumeux (proprotein convertase subtilisin/kexin type 2, PCSK2), et les changements dans la structure du sommeil avec l'âge. Les poussins ayant un niveau d'expression génétique élevé de la PCSK2 présentent une structure du sommeil plus précoce et un taux de coloration dû à la mélanine plus élevé que des poussins avec un niveau d'expression moindre de la PCSK2. L'architecture du sommeil et le développement de la rythmicité dans le cerveau ainsi que l'activité physique sont également liés à la coloration des plumes des poussins et pourraient ainsi refléter des différences de stratégies d'histoire de vie, de comportements anti-prédateur et de vitesses développementales. Ainsi, des individus de coloration différente sembleraient traiter différemment les coûts et les bénéfices du sommeil, ce qui aurait des conséquences sur l'organisation cérébrale et pour finir, sur le succès reproducteur. Ces résultats devraient encourager les biologistes évolutionnistes à considérer le sommeil comme un important trait d'histoire de vie. Zusammenfassung Die Funktion von Schlaf ist noch unbekannt. Um mehr Einsicht in diese unter natürlichen Bedingungen zu bekommen, habe ich die Variation in der Schlafarchitektur und die Verknüpfung mit phänotypischen Merkmalen, die mit der Fitness zusammenhängen, studiert. Ich habe mir melanin-basierte Färbung angesehen, da die zugrunde liegende genetische Basis bekannt ist und somit die Möglichkeit gegeben ist, zu untersuchen, ob einige Gene beides regulieren, Färbung und Schlaf. Das melanocortin System generiert eine Kovariation zwischen melanin-basierter Färbung und anderen phänotypischer Merkmale wie Verhalten, Physiologie und Überlebensstrategien. Ich habe untersucht, ob dieses Gensystem an einer gleichzeitigen Steuerung von Färbung und Schlaf beteiligt ist. Dazu habe ich Schleiereulen (Tyto alba) studiert um einen möglichen Zusammenhang zwischen der Variation in der Pigmentierung und der Entwicklung des Schlafs unter natürlichen Bedingungen zu entdecken. Für diese Studie entwickelte ich eine Methode um die Gehirnaktivität (Elektroenzephalogramm) bei Eulen in der Natur aufzunehmen. Vögel sind besonders interessant, da sie die gleichen Schlafstadien aufweisen wie Säugetiere und diese unabhängig konvergent entwickelt haben. Genauso wie bei Säugetieren nahm die Dauer des sogenannten ,,rapid eye movement" (REM) - Schlafes mit zunehmendem Alter ab. Es wird angenommen, dass dieser Zusammenhang die Entwicklung des Gehirns widerspiegelt. Daher scheint dieses Entwicklungsmuster ein fundamentaler Aspekt von Schlaf zu sein. Zusätzlich entdeckte ich einen Zusammenhang zwischen der Aktivität eines Gens in den Federfollikeln (proprotein convertase subtilisin/kexin type 2, PCSK2), das für die Ausprägung schwarzer Punkte auf den Federn der Eulen verantwortlich ist, und den altersabhängigen Änderungen im Schlafmuster im Gehirn. Küken mit höherer Aktivität von PCSK2 zeigten eine frühreifere Schlafentwicklung und eine dunklere Färbung als Küken mit niedriger PCSK2 Aktivität. Die Architekture des Schlafes und die Entwicklung der Rhythmik im Gehirn und die der physischen Aktivität ist mit der Färbung des Gefieders von den Küken und ihren Eltern verknüpft. Dieses Muster während der Entwicklung kann Unterschiede in Überlebensstrategien, Feindabwehrverhalten und in der Entwicklungsgeschwindigkeit reflektieren. Unterschiedlich gefärbte Individuen könnten unterschiedliche Strategien haben um zwischen den Kosten und Nutzen von Schlaf zu entscheiden, was zu Unterschieden in der Gehirnstruktur führen kann und letztendlich zur Fitness. Diese Ergebnisse sollten Evolutionsbiologen stimulieren Schlaf als einen wichtigen Bestandteil des Lebens zu behandeln.

How single-trial electrical neuroimaging contributes to multisensory research.

This study details a method to statistically determine, on a millisecond scale and for individual subjects, those brain areas whose activity differs between experimental conditions, using single-trial scalp-recorded EEG data. To do this, we non-invasively estimated local field potentials (LFPs) using the ELECTRA distributed inverse solution and applied non-parametric statistical tests at each brain voxel and for each time point. This yields a spatio-temporal activation pattern of differential brain responses. The method is illustrated here in the analysis of auditory-somatosensory (AS) multisensory interactions in four subjects. Differential multisensory responses were temporally and spatially consistent across individuals, with onset at approximately 50 ms and superposition within areas of the posterior superior temporal cortex that have traditionally been considered auditory in their function. The close agreement of these results with previous investigations of AS multisensory interactions suggests that the present approach constitutes a reliable method for studying multisensory processing with the temporal and spatial resolution required to elucidate several existing questions in this field. In particular, the present analyses permit a more direct comparison between human and animal studies of multisensory interactions and can be extended to examine correlation between electrophysiological phenomena and behavior.

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

Methods for Determining Frequency- and Region-Dependent Relationships Between Estimated LFPs and BOLD Responses in Humans

The relationship between electrophysiological and functional magnetic resonance imaging (fMRI) signals remains poorly understood. To date, studies have required invasive methods and have been limited to single functional regions and thus cannot account for possible variations across brain regions. Here we present a method that uses fMRI data and singe-trial electroencephalography (EEG) analyses to assess the spatial and spectral dependencies between the blood-oxygenation-level-dependent (BOLD) responses and the noninvasively estimated local field potentials (eLFPs) over a wide range of frequencies (0-256 Hz) throughout the entire brain volume. This method was applied in a study where human subjects completed separate fMRI and EEG sessions while performing a passive visual task. Intracranial LFPs were estimated from the scalp-recorded data using the ELECTRA source model. We compared statistical images from BOLD signals with statistical images of each frequency of the eLFPs. In agreement with previous studies in animals, we found a significant correspondence between LFP and BOLD statistical images in the gamma band (44-78 Hz) within primary visual cortices. In addition, significant correspondence was observed at low frequencies (<14 Hz) and also at very high frequencies (>100 Hz). Effects within extrastriate visual areas showed a different correspondence that not only included those frequency ranges observed in primary cortices but also additional frequencies. Results therefore suggest that the relationship between electrophysiological and hemodynamic signals thus might vary both as a function of frequency and anatomical region.

Prognostication in comatose survivors of cardiac arrest: An advisory statement from the European Resuscitation Council and the European Society of Intensive Care Medicine.

OBJECTIVES: To review and update the evidence on predictors of poor outcome (death, persistent vegetative state or severe neurological disability) in adult comatose survivors of cardiac arrest, either treated or not treated with controlled temperature, to identify knowledge gaps and to suggest a reliable prognostication strategy. METHODS: GRADE-based systematic review followed by expert consensus achieved using Web-based Delphi methodology, conference calls and face-to-face meetings. Predictors based on clinical examination, electrophysiology, biomarkers and imaging were included. RESULTS AND CONCLUSIONS: Evidence from a total of 73 studies was reviewed. The quality of evidence was low or very low for almost all studies. In patients who are comatose with absent or extensor motor response at ?72h from arrest, either treated or not treated with controlled temperature, bilateral absence of either pupillary and corneal reflexes or N20 wave of short-latency somatosensory evoked potentials were identified as the most robust predictors. Early status myoclonus, elevated values of neuron specific enolase at 48-72h from arrest, unreactive malignant EEG patterns after rewarming, and presence of diffuse signs of postanoxic injury on either computed tomography or magnetic resonance imaging were identified as useful but less robust predictors. Prolonged observation and repeated assessments should be considered when results of initial assessment are inconclusive. Although no specific combination of predictors is sufficiently supported by available evidence, a multimodal prognostication approach is recommended in all patients.

Stability-dependent behavioural and electro-cortical reorganizations during intentional switching between bimanual tapping modes

This study investigated behavioural and electro-cortical reorganizations accompanying intentional switching between two distinct bimanual coordination tapping modes (In-phase and Anti-phase) that differ in stability when produced at the same movement rate. We expected that switching to a less stable tapping mode (In-to-Anti switching) would lead to larger behavioural perturbations and require supplementary neural resources than switching to a more stable tapping mode (Anti-to-In switching). Behavioural results confirmed that the In-to-Anti switching lasted longer than the Anti-to-In switching. A general increase in attention-related neural activity was found at the moment of switching for both conditions. Additionally, two condition-dependent EEG reorganizations were observed. First, a specific increase in cortico-cortical coherence appeared exclusively during the In-to-Anti switching. This result may reflect a strengthening in inter-regional communication in order to engage in the subsequent, less stable, tapping mode. Second, a decrease in motor-related neural activity (increased beta spectral power) was found for the Anti-to-In switching only. The latter effect may reflect the interruption of the previous, less stable, tapping mode. Given that previous results on spontaneous Anti-to-In switching revealing an inverse pattern of EEG reorganization (decreased beta spectral power), present findings give new insight on the stability-dependent neural correlates of intentional motor switching. © 2010 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved