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The evaluation of the level of consciousness in patients with disorders of consciousness (DOC) is primarily based on behavioural assessments. Patients with unresponsive wakefulness syndrome (UWS) do not show any sign of awareness of their environment, while minimally conscious state (MCS) patients show reproducible but fluctuating signs of awareness. Some patients, although with remaining cognitive abilities, are not able to exhibit overt voluntary responses at the bedside and may be misdiagnosed as UWS. Several studies investigated functional neuroimaging and neurophysiology as an additional tool to evaluate the level of consciousness and to detect covert command following in DOC. Most of these studies are based on auditory stimulation, neglecting patients suffering from decreased or absent hearing abilities. In the present study, we aim to assess the response to a P3-based paradigm in 40 patients with DOC and 12 healthy participants using auditory (AEP) and vibrotactile (VTP) stimulation. To this end, an EEG-based brain-computer interface was used at DOC patient's bedside. We compared the significance of the P3 performance (i.e., the interpretation of significance of the evoked P3 response) as obtained by 'direct processing' (i.e., theoretical-based significance threshold) and 'offline processing' (i.e., permutation-based single subject level threshold). We evaluated whether the P3 performances were dependent on clinical variables such as diagnosis (UWS and MCS), aetiology and time since injury. Last we tested the dependency of AEP and VTP performances at the single subject level. Direct processing tends to overestimate P3 performance. We did not find any difference in the presence of a P3 performance according to the level of consciousness (UWS vs. MCS) or the aetiology (traumatic vs. non-traumatic brain injury). The performance achieved at the AEP paradigm was independent from what was achieved at the VTP paradigm, indicating that some patients performed better on the AEP task while others performed better on the VTP task. Our results support the importance of using multimodal approaches in the assessment of DOC patients in order to optimise the evaluation of patient's abilities.

Die Diagnosestellung bei Patienten mit schweren Bewusstseinsstörung erfordert eine Einschätzung ihres Bewusstseinszustandes. Diese Einschätzung ist aber schwer zu treffen und sehr fehleranfällig. Gleichzeitig hat die diagnostische Einschätzung des Patientenzustandes weitreichende Folgen für den Patienten selbst und dessen Umfeld. Ziel der vorliegenden Studie war es anhand von Auswertekriterien, die auf Patienten mit schweren Bewusstseinsstörungen (Zustand der reaktionslosen Wachheit (UWS), Syndrom des minimalen Bewusstseins (MCS)) angepasst sind, die Schlafverteilung in dieser Patientenpopulation über den 24h- Zyklus zu untersuchen und mit einer klinischen Kontrollgruppe (CC) zu vergleichen. Zudem sollten Zusammenhänge zwischen dem Bewusstseinszustand der Patienten und ihrer Schlafaktivität untersucht werden. Zur Erforschung der Fragestellung wurde in der Stichprobe (UWS = 16, MCS = 16, CC = 10) Schlaf auf behavioraler (i.e. Anzahl der Augen- zu Momente, Wechsel zwischen Augen-zu und Augen-auf) und auf elektrophysiologischer Ebene (i.e. Schlafstadien, Schlafspindeln) untersucht. Es wurden dabei bei fast allen untersuchten Patienten Anzeichen von Schlaf gefunden und es zeigte sich ein positiver Zusammenhang zwischen der behavioralen und der elektrophysiologischen Gesamtschlafmenge. Zudem wurden Auffälligkeiten in der Verteilung von Schlafphasen bei Patienten mit schweren Bewusstseinsstörungen deutlich. So zeigten UWS Patienten keinen Unterschied zwischen Tag und Nacht in Bezug auf die Menge ihres behavioralen oder elektrophysiologischen Schlafes. Über den gesamten Aufzeichnungszeitraum (24 h) betrachtet unterschieden sich UWS Patienten von den anderen beiden Patientengruppen, indem sie weniger Zeit im Schlafstadium S1 als MCS Patienten verbrachten und weniger Zeit im Schlafstadium REM verbrachten als CC Patienten. Außerdem zeigten sich zwischen den Patientengruppen Unterschiede in Bezug auf Schlafspindelcharakteristika, indem weniger UWS Patienten Schlafspindeln zeigten und bei diesen eine niedrigere Schlafspindeldichte und eine niedrigere mittlere Amplitude zu beobachten war als dies bei CC Patienten der Fall war. Es ist anzunehmen, dass über Schlafuntersuchungen die Diagnosestellung verbessert werden kann, indem zum einen die Verteilung von Schlaf- und Wachphasen über günstige Zeitfenster für aufgabengebundene Messungen informiert und zum anderen polysomnographische Aktivität als unabhängiger Marker für den Bewusstseinszustand dienen könnte.