Plum and posner’s diagnosis of stupor and coma fourth Edition series editor sid Gilman, md, frcp

excursions should be conjugate. Most roving

eye movements are predominantly horizontal,

although some vertical movements may also

occur. Most patients with roving eye move-

ments have a metabolic encephalopathy, and

oculocephalic and caloric vestibulo-ocular re-

sponses are typically preserved or even hyper-

active. The roving eye movements may disap-

pear as the coma deepens, although they may

persist in quite severe hepatic coma. Roving

eye movements cannot be duplicated by pa-

tients who are awake, and hence their presence

indicates that unresponsiveness is not psycho-

genic. A variant of roving eye movements is

periodic alternating or ‘‘ping-pong’’ gaze,

126

in which repetitive, rhythmic, and conjugate

horizontal eye movements occur in a comatose

or stuporous patient. The eyes move conju-

gately to the extremes of gaze, hold the posi-

tion for 2 to 3 seconds, and then rotate back

again. The episodic movements of the eyes

may continue uninterrupted for several hours

to days. Periodic alternating eye movements

have been reported in patients with a variety of

structural injuries to the brainstem or even

bilateral cerebral infarcts that leave the ocu-

lomotor system largely intact, but are most

common during metabolic encephalopathies.

NYSTAGMUS

Nystagmus refers to repetitive rapid (saccadic)

eye movements, often alternating with a slow

drift in the opposite direction. Spontaneous

nystagmus is uncommon in coma because the

quick, saccadic phase is generally a corrective

movement generated by the voluntary sac-

cade system when the visual image drifts from

the point of intended fixation. However, con-

tinuous seizure activity with versive eye move-

ments may give the appearance of nystagmus.

In addition, several unusual forms of nystag-

moid eye movement do occur in comatose

patients.

Retractory nystagmus consists of irregular

jerks of both globes back into the orbit,

sometimes occurring spontaneously but other

times on attempted upgaze. Electromyography

during retractory nystagmus shows that the

retractions consist of simultaneous contrac-

tions of all six extraocular muscles.

127

Retrac-

tory nystagmus is typically seen with dorsal mid-

brain compression or destructive lesions

117

and is thought to be due to impairment of

descending inputs that relax the opposing eye

muscles when a movement is made, so that all

six muscles contract when attempts are made

to activate any one of them.

Convergence nystagmus often accompanies

retractory nystagmus and also is typically seen

in patients with dorsal midbrain lesions.

128

The eyes diverge slowly, and this is followed by

a quick convergent jerk.

OCULAR BOBBING AND DIPPING

Fischer

129

first described movements in which

the eyes make a brisk, conjugate downward

movement, then ‘‘bob’’ back up more slowly to

primary position. The patients were comatose

and the movements were not affected by ca-

loric vestibular stimulation. The initially de-

scribed patients had caudal pontine injuries or

compression, although later reports described

similar eye movements in patients with ob-

structive hydrocephalus, uncal herniation, or

even metabolic encephalopathy. A variety of re-

lated eye movements have been described in-

cluding inverse bobbing (rapid elevation of

the eyes, with bobbing downward back to pri-

mary position) and both dipping (downward

slow movements with rapid and smooth re-

turn to primary position) and inverse dipping

(slow upward movements with rapid return

to primary position).

130,131

The implications of

these unusual eye movements are similar to

those of ocular bobbing: a lower brainstem in-

jury or compression of normal vestibulo-ocular

inputs.

Seesaw nystagmus describes a rapid, pen-

dular, disjunctive movement of the eyes in

which one eye rises and intorts while the other

descends and extorts.

132

This is followed by

reversal of the movements. It is most com-

monly seen during visual fixation in an awake

patient who has severe visual field defects or

impairment of visual acuity, and hence is not in

a coma. Seesaw nystagmus appears to be due

in most cases to lesions near the rostral end

of the periaqueductal gray matter, perhaps

involving the rostral interstitial nucleus of

Cajal.

133

It may occasionally be seen also in

comatose patients, sometimes accompanied by

ocular bobbing, and in such a setting may in-

dicate severe, diffuse brainstem damage.

134

Nystagmoid jerks of a single eye may occur in

a lateral, vertical, or rotational direction in pa-

tients with pontine injury. It may be associated

Examination of the Comatose Patient

71

---

with skew deviation and if bilateral, the eyes

may rotate in the opposite direction.

MOTOR RESPONSES

The motor examination in a stuporous or co-

matose patient is, of necessity, quite different

from the patient who is awake and cooperative.

Rather than testing power in specific muscles,

it is focused on assessing the overall respon-

siveness of the patient (as measured by motor

response), the motor tone, and reflexes, and

identifying abnormal motor patterns, such as

hemiplegia or abnormal posturing.

Motor Tone

Assessment of motor tone is of greatest value in

patients who are drowsy but responsive to

voice. It may be assessed by gently grasping

the patient’s hand as if you were shaking hands

and lifting the arm while intermittently turning

the wrist back and forth. Tone can also be as-

sessed in the neck by gently grasping the head

with two hands and moving it back and forth or

up and down, and in the lower extremities by

grasping each leg at the knee and gently lifting

it from the bed or shaking it from side to side.

Normal muscle tone provides mild resistance

that is constant or nearly so throughout the

movement arc and of similar intensity regard-

less of the initial position of the body part.

Spastic rigidity, on the other hand, increases

with more rapid movements and generally has

a clasp-knife quality or a spastic catch, so that

the movement is slowed to a near stop by the

resistance, at which point the resistance col-

lapses and the movement proceeds again. Par-

kinsonian rigidity remains equally intense de-

spite the movement of the examiner (lead-pipe

rigidity), but is usually diminished when the

patient is asleep or there is impairment of con-

sciousness. In contrast, during diffuse meta-

bolic encephalopathies, many otherwise nor-

mal patients develop paratonic rigidity, also

called gegenhalten. Paratonic rigidity is charac-

terized by irregular resistance to passive move-

ment that increases in intensity as the speed of

the movement increases, as if the patient were

willfully resisting the examiner. If the patient is

drowsy but responsive to voice, urging him or

her to ‘‘relax’’ may result in increased tone.

Paratonia is often seen in patients with demen-

tia and is normally found in infants between

the second and eighth weeks of life, suggest-

ing that it represents a state of disinhibition of

forebrain control as the level of consciousness

becomes depressed. As patients become more

deeply stuporous, muscle tone tends to de-

crease and these pathologic forms of rigidity are

less apparent.

Motor Reflexes

Muscle stretch reflexes (sometimes erroneously

referred to as ‘‘deep tendon reflexes’’) may be

brisk or hyperactive in patients who are drowsy

or confused and have increased motor tone.

As the level of consciousness becomes further

depressed, however, the muscle stretch re-

flexes tend to diminish in activity, until in pa-

tients who are deeply comatose they may be

unobtainable.

Cutaneous reflexes such as the abdominal or

cremasteric reflex typically become depressed

as the level of consciousness wanes. On the

other hand, in patients who are drowsy or

confused, some abnormal cutaneous reflexes

may be released. These may include extensor

plantar responses. If the extensor plantar re-

sponse is bilateral, this may signify nothing

more than a depressed level of consciousness,

but if it is asymmetric or unilateral, this implies

injury to the descending corticospinal tract.

Prefrontal cutaneous reflexes, sometimes

called ‘‘frontal release reflexes’’ or primitive

reflexes,

135

may also emerge in drowsy patients

with diffuse forebrain impairment. Rooting,

glabellar, snout, palmomental, and other re-

flexes are often seen in such patients. How-

ever, these responses become increasingly

common with advancing age in patients with-

out cognitive impairment, so they are of lim-

ited value in elderly individuals.

136

On the

other hand, the grasp reflex is generally seen

only in patients who have some degree of bi-

lateral prefrontal impairment.

137

It is elicited

by gently stroking the palm of the patient with

the examiner’s fingers. The patient may grasp

the examiner’s fingers, as if grasping a branch

of a tree. The pull reflex is a variant in which

the examiner curls his or her fingers under the

patient’s as the patient attempts to grasp. The

grasp is often so strong that it is possible to

pull the patient from the bed. Many elderly

72

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma

---