Application of electrophysiological techniques in diagnosis of consciousness in patients with severe brain injuries.

Świadomość jest jednym z najbardziej fascynujących i równocześnie niezrozumiałych aspektów funkcjonowania mózgu, zajmującym filozofów i naukowców. W kontekście diagnostyki klinicznej świadomość definiuje się jako proces, na który składają się dwa główne komponenty: czuwanie (aspekt ilościowy) i właściwa świadomość (aspekt jakościowy), rozumiana jako samoświadomość i świadomość otoczenia. Zaburzenia świadomości są jednymi z głównych następstw zarówno urazowych jak i nieurazowych uszkodzeń mózgu. W zakres zaburzeń świadomości wchodzą dwa główne zespoły: stan wegetatywny oraz stan minimalnej świadomości. Tradycyjnie diagnozy świadomości w tych stanach dokonuje się za pomocą opisowych skal behawioralnych, takich jak Coma Recovery Scale-Revised (CRS-R). Skale te bywają jednak zawodne. Z tego powodu w ostatnich latach zaprojektowano wiele paradygmatów, wykorzystujących do diagnozy świadomości metody neuroobrazowania lub pomiar elektrofizjologiczny. Metody elektrofizjologiczne w porównaniu z metodami neuroobrazowania posiadają wiele zalet, czyniących z nich potencjalne narzędzie do diagnozy świadomości, które mogłyby znaleźć szerokie kliniczne zastosowanie. Są to przede wszystkim: niskie koszty, bezinwazyjność, możliwość przebadania pacjenta w łóżku oraz dobra rozdzielczość czasowa pomiaru. Do najważniejszych badań wykorzystujących pomiar EEG lub EMG do diagnozy świadomości należą badania wykorzystujące metodę potencjałów wywołanych w odpowiedzi na bodźce słuchowe, badania wykorzystujące warunkowanie klasyczne, badania wykorzystujące wolicjonalne zadania wyobrażeniowe oraz badania wykorzystujące potencjały wywołane TMS. Celem pracy był przegląd tych paradygmatów, porównanie ich i próba oceny ich trafności i rzetelności. Wszystkie opisane metody posiadają zarówno zalety, czyniące z nich potencjalnie dobre narzędzie diagnostyczne, jak i ograniczenia, nie pozwalające uznać ich za metody idealne i w pełni skuteczne. Każda z nich jest warta dalszych badań i udoskonalania oraz wprowadzenia do diagnostyki klinicznej. Warto także myśleć o wykorzystywaniu wielu procedur jednocześnie. Badanie jednego pacjenta wieloma metodami, wykorzystującymi zarówno opisowe skale zachowania, jak i neuroobrazowanie oraz pomiar elektrofizjologiczny i porównywanie uzyskanych przez niego wyników z pewnością pozwoliłoby na trafniejszą diagnozę.

Consciousness is one of the most fascinating and least understood aspects of human brain function, that both philosophers and scientists find interesting. In the context of clinical diagnosis consciousness can be divided into two main components: wakefulness (quantitative aspect) and awareness (qualitative aspect, involving self-awareness and awareness of environment). Disorders of consciousness (DOCs) are one of the main consequences of both traumatic and non-traumatic brain injuries. DOC spectrum includes two main syndromes: vegetative state (VS) and minimally consciousness state (MCS). Traditional methods used in the diagnosis of consciousness are behavioral scales like Coma Recovery Scale-Revised (CRS-R). But these scales can be unreliable. For this reason many neuroimaging and electrophysiological paradigms of consciousness diagnosis have been designed recently. Electrophysiological techniques have many advantages over neuroimaging, making them a potential tool for diagnosing consciousness in common clinical use. The principal advantages are: low cost and noninvasiveness, the ability to monitor at the bedside and high temporal resolution. The most important approaches involving EEG or EMG include auditory event-related potentials, classical conditioning, volitional imaginary task and TMS-induced evoked potentials. The aim of this thesis was to analyze and compare these paradigms and to review their validity and reliability. All methods have many advantages which make them a potentially good diagnostic tool, yet they also have many limitations, which prevent from considering them ideal and completely effective. Each one of them is worth refining and introducing into clinical diagnosis. It is also a good idea to integrate different paradigms. Examining one patient using many methods which employ behavioral scales, neuroimaging and electrophysiological techniques, then comparing his or her results could make the diagnosis more accurate.