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Electroencephalographic changes related to cortico-subcortical decoupling during propofol-induced loss of consciousness: A secondary analysis of a prospective observational study - 05/09/25

Doi : 10.1016/j.jclinane.2025.111926 
Juan L. Fernández-Candil a, b , Rachel Nuttall c , Lluís Gallart a, b, k, , Gerhard Schneider c , Laura Blanco-Hinojo d, Gerard Martínez-Vilavella d, Jesus Pujol d , Irina Adalid a , Sebastian Berger c , Daniel Bujosa e , Joan Deus d, f , Pedro Luis Gambús g, Sebastian Jaramillo g , Luis Moltó a , Juan Felipe Ortega h , Susana Pacreu a , Víctor Pérez-Sola i, j , Esther Vilà a
a Department of Anesthesiology and Surgical Intensive Care, Hospital del Mar, Passeig Maritim 25, 08003 Barcelona, Spain 
b Hospital del Mar Research Institute, Dr Aiguader 80, 08003 Barcelona, Spain 
c Department of Anesthesiology and Intensive Care, School of Medicine, Technical University of Munich, Klinikum Rechts der Isar, Ismaninger Str. 22, 81675 München, Germany 
d MRI Research Unit, Department of Radiology, Hospital Del Mar, Passeig Maritim 25, 08003 Barcelona, Spain 
e Department of Medical Intensive Care, Hospital del Mar, Passeig Maritim 25, 08003 Barcelona, Spain 
f Department of Clinical and Health Psychology, Universitat Autònoma de Barcelona. Plaça Cívica, 08193 Bellaterra, Spain, Plaça Cívica, 08193 Bellaterra, Spain 
g Systems Pharmacology Effect Control & Modeling Research Group, Anesthesiology Department, Hospital Clinic de Barcelona, Villarroel 170, 08036 Barcelona, Spain 
h Universitat Politècnica de Catalunya, Jordi Girona 31, 08034 Barcelona, Spain 
i Centro Investigación Biomédica en Red de Salud Mental, CIBERSAM G21, Institute of Neuropsychiatry and Addictions, Hospital Del Mar, Passeig Maritim 25, 08003 Barcelona, Spain 
j Department of Medicine and Life Sciences (MELIS), Universitat Pompeu Fabra, Dr Aiguader 80, 08003 Barcelona, Spain 
k Department of Surgery, Universitat Autònoma de Barcelona, Plaça Cívica, 08193 Bellaterra, Spain 

Corresponding author at: Department of Anesthesiology, Hospital del Mar, Passeig Maritim 25, 08003 Barcelona, Spain. Department of Anesthesiology Hospital del Mar Passeig Maritim 25 Barcelona 08003 Spain

Abstract

Background

Cortico-subcortical decoupling has been observed in functional magnetic resonance imaging (fMRI) during slow propofol-induced loss of consciousness (LOC). However, corresponding electroencephalography (EEG) free of the cardioballistic and fMRI artifacts is essential for translating decoupling observations to clinical monitoring.

Objective

To describe artifact-corrected EEG changes corresponding to cortico-subcortical decoupling at LOC.

Design

Secondary analysis of a prospective observational study.

Setting

Tertiary-care hospital, data collection from June 2017 to January 2019.

Participants

Nineteen healthy volunteers receiving a targeted propofol infusion.

Interventions

Frontal EEG was recorded synchronously with clinical signs and fMRI. Gradient artifact correction was based on iterative peak detection. Cardioballistic artifact correction was accomplished with a recently described algorithmic method based on peak detection combined with temporal constraints.

Main outcome measures

The qCON index and frontal EEG before and after decoupling at LOC.

Results

Algorithm-filtered EEG tracings were suitable for analysis in 16 subjects. Propofol-induced LOC was achieved at a median (IQR) target plasma concentration of 4.5 (3.91 to 4.61) μg/mL and an effect-site concentration of 4.0 (2.94 to 4.31) μg/mL. The qCON index remained over 80 before decoupling and gradually decreased to values below 60 afterwards. Frontal alpha band power increased significantly from a median of 0.07 (0.03 to 0.15) 30 s before decoupling to 0.48 (0.08 to 0.58) 30 s after decoupling ( p   <  0.001).

Conclusions

Cortico-subcortical decoupling related to propofol-induced LOC coincides with a gradual decrease in the qCON index and an increase in frontal alpha power. These results help translate fMRI findings to bedside settings.

Registered at EudraCT (reference 2016–004833-25). Principal Investigator: Juan L. Fernández-Candil. Date of registration: January 4, 2017. Start Date: June 13, 2017.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




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Highlights

Cortico-subcortical decoupling occurs in propofol-induced loss of consciousness (LOC).
qCON index and alpha power changed during cortico-subcortical decoupling at LOC.
These synchronic findings facilitate the advances in bedside LOC monitoring.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Propofol, Loss of consciousness, Electroencephalogram, Artifacts, Filtering, Functional magnetic resonance imaging, Anesthesia, Sedation


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