Cognitive Motor Dissociation in Disorders of Consciousness
来自美国的研究学者完善了昏迷患者的功能核磁和脑电图检查，观察到认知运动分离现象，研究结论发表在2024年的新英格兰医学杂志上。
PMID: 39141852 DOI: 10.1056/NEJMoa2400645
研究背景
对指令无反应的脑损伤患者可能会在功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG）检测到的认知任务的皮层激活。这种表现被称为认知运动分离，目前尚未在意识障碍患者群体中进行系统的研究。
认知运动分离现象是指无遵嘱反应的严重脑外伤患者在接受认知任务（例如运动想象任务）时，在功能性磁共振成像（fMRI）或脑电图（EEG）上表现出的大脑激活。认知运动分离不存在的意识障碍患者可能会改变停止维持生命治疗、医疗护理和临床管理相关的决策。若认知运动分离存在，临床医生会更彻底的审查受意志控制的微妙行为，发现与患者沟通的潜在途径并尊重他们的自主选择权利。
在既往研究中，约10%到20%的意识障碍患者中可观察到认知运动分离现象，在急性脑损伤、慢性脑损伤以及涉及多个病因的患者中也观察到了类似的发现。认知运动分离存在与受伤后1年恢复更佳和预后更好相关。在fMRI或EEG上检测到认知运动分离，对命令的反应必须是持续的，并且不仅反映了语言理解功能，还反映了其他认知域的募集（例如，短期记忆、注意力和持久性等脑区功能），以达到在床旁的对单一指令的反馈。当患者的临床团队和家人认识到患者存在自主意识，识别出原本看起来无意识的患者具有认知处理能力可能会减少患者的情绪伤害。国际临床指南对于使用fMRI和EEG监测认知运动分离现象的建议存在争议，一些指南支持其使用，而至少一项指南认为在临床实践中常规使用这些技术之前需要进一步研究证据支持。
既往大多数关于认知运动解离的研究都是在队列相对较小的单个中心进行的。本文评估了一组国际性的、患有意识障碍的受试者的认知运动分离现象，这些受试者在有能力评估认知运动分离的专业中心接受评估。
研究方法
这项前瞻性队列研究在六个国际中心进行，共纳入了353例患有意识障碍的成年患者，研究收集了临床信息、行为学和基于任务态的fMRI和EEG数据。研究团队评估了对口头命令没有观察到遵嘱反应的受试者（即那些行为诊断为昏迷、植物状态或最小意识状态以下）和对口头指令存在可观察到反馈的受试者基于任务态的fMRI或EEG表现。使用修订版昏迷恢复量表 （CRS-R）评估患者是否存在对命令的可观察反应。
研究结果
受试者
中央数据库包括478名受试者，其中125名（61名受试者没有进行CRS-R量表筛查；43例患者没有基于任务态的fMRI或EEG数据可用；16例患者fMRI数据、EEG数据无法解读或两者兼而有之；5例患者在fMRI或EEG之前或之后7天以上进行CRS-R评分）被排除在当前研究之外（图1）。表1和图S2提供了研究中纳入的353名受试者的基线信息。
共有215名受试者（61%）接受了至少一次fMRI评估，260 名受试者（74%）接受了至少一次脑电图评估。122例受试者（35%）同时进行了fMRI和EEG评估，231例受试者（65%） 仅进行了fMRI或仅进行了EEG。CRS-R评估在fMRI中位时间的前后1天（四分位距，0到2）和EEG评估时间的前后0天（四分位距，0到1）之间。大约70%的受试者在fMRI或EEG前后1天内进行了CRS-R评估（图 S3）。
对指令无反应患者的表现
241例根据CRS-R评分诊断为昏迷或植物状态（即无意识的受试者）或最小意识状态-的受试者中，60名（25%）在基于任务态的fMRI、基于任务态的脑电图中存在反应，或两者兼而有之。认知运动分离受试者的中位年龄低于没有认知运动分离的受试者（30.5 岁[四分位距，22.6至43.0]对比45.3岁[四分位距，26.7至59.3]），并且认知运动分离的受试者脑外伤是病因的百分比高于没有认知运动分离的受试者（65%38%），根据CRS-R评分诊断为最小意识状态-的患者认知运动分离的比例较非认知分离的患者高（53%对38%)。认知运动分离的受试者在脑损伤后进行CRS-R量表评估的时间晚于没有认知运动分离的受试者（10.7个月[四分位距，3.7至24.3] 对比4.3个月[四分位距，0.1 至14.4]）（表2）。在认知运动分离的受试者中，18%仅采用fMRI评估，22%只采用EEG评估，60%同时用fMRI和EEG评估。认知运动分离的受试者百分比因研究地点而异。
对指令存在反应患者的表现
通过CRS-R评估从最小意识状态改善并诊断为最小意识状态+的112名受试者中，43例（38%）对基于任务态的fMRI、基于任务态的脑电图存在皮层反应，或两者兼而有之（表 3）。在这些受试者中，23%仅接受fMRI评估，19%仅接受EEG评估，58%同时接受fMRI和EEG评估。超过60%的受试者对fMRI和EEG上的指令不存在反应，这些受试者在床边使用 CRS-R量表进行评估时对命令有可观察到的反应。表S9显示了使用CRS-R量表诊断为最小意识状态+或已从最小意识状态中改善的受试者的百分比，他们对fMRI、EEG或两者的任务态存在反应或不存在反应。
评估技术之间的一致性
kappa系数显示，基于CRS-R、fMRI和EEG的反应存在之间的一致性水平较低。CRS-R显示存在反应与fMRI或EEG显示存在反应之间的一致性，Kappa系数范围为0.09至0.15，基于 fMRI存在反应和EEG存在反应的证据一致性，Kappa系数范围为0.02至0.04（表S10和S11）。
图1 研究人群
表1 受试者的人口统计学信息和临床特征。
表2 对指令没有可观察到的反应受试者的人口统计学和临床特征
表3 对指令有可观察反应的受试者的人口统计学和临床特征。
研究结论
大约四分之一无遵嘱反应的受试者在任务态的fMRI和EEG评估中存在皮层反应，而每3名存在遵嘱反应受试者中就有1例患者在任务态的fMRI和EEG评估中有可观察到的反应。
讨论
这项在意识障碍患者进行的国际研究中，研究学者在基于任务态的fMRI或EEG上检测到大约25%的受试者存在认知运动分离。这个百分比高于之前的估算比例。尽管标准化行为评估仍然是床旁遵嘱反应的标准评估手段，但使用基于任务态的fMRI和EEG可以提高识别率，并且使用这两种成像技术似乎比单独使用其中一种技术更敏感。
在这项研究中，认知运动分离的受试者百分比比既往研究高5到10个百分点。比例增加可能是由于研究使用的多模态方法，本研究使用fMRI或EEG等两种评估手段的任一评估阳性的受试者进行分类。如果所有受试者完成了两项评估手段，则认知运动分离存在的受试者的百分比可能更高。既往研究表明，认知运动分离在创伤性脑损伤、慢性意识障碍的患者、以及行为学诊断为最小意识状态-的患者中最为常见，在本研究中也有同样的发现。然而，在非创伤性脑损伤（例如，卒中和心脏骤停）的患者中、患有急性意识障碍的受试者以及无自主意识的受试者（例如诊断为昏迷或植物状态的患者）中也检测到认知运动分离现象。
由于存在多种干扰因素，认知运动分离的比例在既往研究和当前的研究中可能被低估。与在床旁进行的遵嘱活动检测相比，基于任务态的fMRI和EEG研究中可能需要调用更广泛的认知域（如短期记忆、选择性注意力和专注能力）。但上述猜想尚未得到证实，本研究结果也支持了这一点，即只有38%床旁存在遵嘱反应的受试者观察到fMRI和EEG的皮层激活。其次，研究者使用的fMRI和EEG分析技术是经过精心设计的，以尽量减少假阳性结果的可能性，这可能会增加假阴性结果的可能性。第三，大多数研究采用fMRI或EEG的其中一种对受试者进行评估。本研究发现，使用两种技术进行评估比单用一种技术评估更有可能发现认知运动分离现象。第四，行为学以及状态的波动在所有意识障碍的患者中都较为常见，这可能导致fMRI或EEG缺乏反应或在这两种技术之间存在矛盾发现。
在解释本研究的结果时，应认识到本研究存在的局限。受试者是通过多种途径招募的，包括在重症监护病房序贯招募的危重病人，以及招募处于脑损伤后遗症阶段或脑损伤急性期后阶段的患者。所有慢性脑损伤的受试者都从最初的打击或损伤中存活，并且在具有先进fMRI和EEG设备的研究中心中进行治疗。这种生存偏倚可能反映了受试者随着时间的推移具有更大的认知储备能力和恢复能力。因此，本文的研究成果可能无法推广到认知运动分离患者的总体人群中。由于缺乏评估认知运动分离的标准化方法，各研究中心使用异质性的策略来获取、分析和解读数据，这导致fMRI和EEG评估的认知任务的数量、类型和顺序存在差异。这些差异，以及招募策略和受试者特征的变化，可能导致在每个研究中心观察到的认知运动分离的受试者百分比的不匹配（范围，2%和45%）。因此，本文的研究结果可能无法在所有中心推广。
需要进行更大规模的研究来验证本研究的结论，并改进数据采集和临床转化分析的能力。本研究的一部分统计分析是单变量和描述性的。因此，本文无法评估任何一个单独变量在预测认知运动分离中的独立贡献。
与EEG相比，fMRI对认知运动分离患者之间的检测一致性较低，这可能是由于受试者意识的波动或每种技术评估的基本策略的差异。尽管受试者接受了多次CRS-R量表、fMRI 和 EEG 评估，但为了保持数据的一致性，研究采纳了CRS-R的最佳评分和每种成像技术的最佳反馈，研究无法确定未被采纳的评估数量。续贯使用CRS-R、fMRI和EEG进行连续评估可能会改善认知运动分离的检出，但需要这些评估手段随时可用。目前全球只有少数医疗中心具备评估认知运动分离所需的专业人士和设备技术的能力，这限制了在医疗实践中采用这些评估手段的可及性。
使用神经影像学和电生理学技术的研究结果表明，认知运动分离比既往研究更为常见。尽管基于任务态的fMRI和EEG评估尚未被广泛用于意识障碍的临床评估，但认知运动分离并不罕见这一结论应该促使进一步的研究，以探索该评估手段是否可以改善预后。此外，需要标准化、验证和简化用于检测认知运动分离的任务态的fMRI和EEG策略，以促进这些技术的广泛临床整合和推广，并对生物伦理学的影响也需要进行进一步的审查。
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