Fluttuazioni di responsività in pazienti in stato di minima coscienza: relazione tra indici elettrocardiografici ed elettroencefalografici.

Minimally Conscious State (MCS) is a Disorders of Consciousness (DoC) characterized by inconsistent signs of consciousness and fluctuations of responsiveness. The objective of this study was to investigate the relationship between electroencephalographic (EEG) and electrocardiographic (ECG) indicis and responsiveness in MCS patients. 11 MCS patients were involved in a multimodal (EEG and ECG) resting-state monitoring, divided into 2 two-hours sessions (morning/afternoon). During the monitoring an auditory Oddball paradigm was presented (5 times in each session) and the presence of a Windows of Responsiveness (WoR) was based on the variability of amplitude and latency of the P300 component of the Event-Related Potential in response to the Oddball task. We defined a WoR as a moment of higher responsiveness with respect to a NoWoR (i.e., a moment of lower responsiveness). A significant difference between WoR and NoWoR was found in Heart Rate Variability (HRV, Z= 3.00; P=0.002) and Power Ratio Index (PRI, Z= 2.59; P= 0.0096) and a significant correlation between PRI and and HRV (R= 0.32; P< 0.001). According to these results, it was demonstrated that HRV and PRI could be suitable indices of responsiveness. These results will contribute to characterizing WoR from a neurophysiological perspective and in identifying the best moment to interact with patients, also with the support of a passive Brain-Computer Interface (i.e., a device automatically detecting covert cognitive and emotional states by recording users spontaneous brain activity without requiring any secondary tasks).

Lo Stato di Minima Coscienza (MCS) è un Disturbo della Coscienza (DoC) caratterizzato da segni incoerenti di coscienza e fluttuazioni della reattività. L'obiettivo di questo studio è stato quello di indagare la relazione tra gli indici elettroencefalografici (EEG) ed elettrocardiografici (ECG) e la reattività nei pazienti con MCS. Sono stati coinvolti 11 pazienti con MCS in un monitoraggio multimodale (EEG ed ECG) in stato di riposo, suddiviso in 2 sessioni di due ore ciascuna (mattina/pomeriggio). Durante il monitoraggio è stato presentato un paradigma Oddball uditivo (5 volte in ciascuna sessione) ed è stata definita la presenza di una finestra di reattività (WoR) basata sulla variabilità di ampiezza e latenza della componente P300 del potenziale correlato all'evento in risposta al compito Oddball uditivo. E' stata definito "WoR" come un momento di maggiore reattività rispetto a un "NoWoR" (cioè un momento di minore reattività). E' stata trovata una differenza significativa tra WoR e NoWoR nella variabilità della frequenza cardiaca (HRV, Z= 3,00; P=0,002) e nell'indice del rapporto di potenza (PRI, Z= 2,59; P= 0,0096) e una correlazione significativa tra PRI e HRV (R = 0,32; P<0,001). In base a questi risultati, è stato dimostrato che HRV e PRI potrebbero essere indici idonei di reattività. Questi risultati contribuiranno a caratterizzare una WoR da un punto di vista neurofisiologico e ad individuare il momento migliore per interagire con i pazienti, anche con il supporto di una BCI passiva (ovvero, un dispositivo che rileva automaticamente gli stati cognitivi ed emotivi nascosti registrando l'attività cerebrale spontanea dell'utente senza richiedere alcun compito secondario).