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

a very low metabolic rate, incompletely pre-

served MEG patterns of spontaneous and

evoked gamma-band responses were seen.

Taken together, these imaging data suggest the

modular sparing of cortical networks associ-

ated with language functions.

117

Nevertheless,

despite this patient, any verbal output suggests

function better than vegetative until proved

otherwise.

Another patient, a 26-year-old man, re-

mained in a behaviorally unremarkable VS for

6 years following a motor vehicle accident

(Figure 9–8A). MRI T1 images revealed bilat-

eral paramedian thalamic injury, severe bilat-

eral infarction of the tegmental mesencepha-

lon, and diffuse white matter injury. However,

nearly normal cerebral cortical metabolism was

measured by quantitative FDG-PET in the

brain. EEG showed diffuse low-voltage, low-

frequency activity that did not change with

arousal patterns correlating with the marked

loss of metabolic signal in the paramedian mes-

encephalon and thalami. Isolated damage to the

paramedianthalamusandmesencephalonalone

may cause PVS,

112,113

so that in this patient, the

preserved cortical metabolism may reflect mul-

tiple preserved but isolated networks that fail

to integrate because of the overwhelming in-

jury to the paramedian mesencephalon and

thalamus.

105

Neuroimaging of Isolated Cortical

Responses in Persistent Vegetative

State Patients

In a widely discussed Lancet paper, Menon

and colleagues

114

described selective cortical

activation patterns using a

15

O-PET subtrac-

tion paradigm in a 26-year-old woman de-

scribed as being in PVS 4 months following

an attack of ADEM. MRI studies of the pa-

tient’s brain showed evidence of both diffuse

cortical and subcortical (brainstem and tha-

lamic) lesions. Although the patient inconsis-

tently demonstrated visual tracking (leading to

some debate as to whether her condition at the

Figure 9–6. Somatosensory stimulation in the vegetative state. Top row: Brain activation patterns from normal subjects,

shown in red, that were elicited by noxious stimulation (super-threshold electrical stimulation experienced as ‘‘painful’’;

subtraction stimulation-rest). Bottom row: Brain activation patterns from the persistent vegetative state (PVS), again

shown in red, that were elicited by same noxious stimulation method (subtraction stimulation-rest). Blue regions indicate

areal differences in network activation showing region less active in patients than in controls (interaction [stimulation vs.

rest] Â [patient vs. control]). All regions of activation are projected onto transverse sections of a normalized brain mag-

netic resonance imaging (MRI) template in controls and on the mean MRI of the patients (distances are relative to the

bicommissural plane). (From Laureys et al.,

109

with permission.)

366

Plum and Posner’s Diagnosis of Stupor and Coma

---

time of study reflected PVS or MCS), no other

features of her examination were inconsistent

with the diagnosis of VS. Improvements in re-

sponsiveness unequivocally consistent with the

MCS level were noted by 6 months, with emer-

gence from MCS occurring some time after 8

months. As noted above, it is now generally

recognized that prognosis in ADEM includes

later recoveries at time periods 6 months or

longer after the injury. Thus, patients with

ADEM may harbor residual integrative capa-

cities despite a long convalescence. By con-

trast, similar clinical examination findings in

a patient 6 months following cardiac arrest

would not portend such a cerebral reserve.

The patient eventually made a full cognitive

recovery.

115

Imaging studies in this patient at 4

months, when described as being in PVS, dem-

onstrated selective activations of right occipital-

temporal regions (in a subtraction paradigm

comparing familiar faces and scrambled im-

ages). The investigators interpreted activa-

tion of the right fusiform gyrus and extrastriate

visual association areas as indicating a recov-

ery of minimal awareness without behavioral

manifestation. The findings in this patient,

however, point out a significant limitation of

brain imaging techniques in this clinical context

and have been extensively debated.

111,116

The selective identification of relatively com-

plex information processing associated with vi-

sual processing of faces as shown here may not

alone provide an index of recovery of cogni-

tive function or even potential for recovery.

Specific cortical responses to faces are obtain-

able in anesthetized animals

118

and, if found

in isolation of any other imaging evidence or

bedside demonstration of awareness, do not

guarantee that these patterns of activation

represent cognitive function per se. Without

Figure 9–7. An overview of coregistered magnetic resonance imaging and fluorodeoxyglucose-positron emission to-

mography (FDG-PET) images in five chronic persistent vegetative state (PVS) patients.

105

The PET data are normalized

by region and expressed on a color scale ranging from 35% to 100% of normal. The brackets segregate three patients who

suffered focal brain injuries due to trauma (A, B) or deep brain hemorrhage (C), and two patients in PVS due to anoxic

injuries (D, E). As seen in the marked difference in overall brain metabolism, patients in PVS following anoxic injuries

demonstrate global reductions of cerebral metabolism in all brain regions. Patient C is a 49-year-old woman who suffered

successive hemorrhages from a deep, central arteriovenous malformation of her brain. Despite a 20-year period of PVS,

this patient infrequently expressed isolated words (typically epithets) not related to environmental stimulation. (From

Schiff, et al.,

105

with permission.)

Consciousness, Mechanisms Underlying Outcomes, and Ethical Considerations

367

---