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La infección del sistema nervioso central es un proceso inflamatorio grave, potencialmente mortal, causado principalmente por virus y bacterias. El análisis del líquido cefalorraquídeo ayuda a su diagnóstico; la realización de la reacción en cadena de la polimerasa en el líquido cefalorraquídeo es la técnica elegida para identificar el microorganismo. El objetivo del presente artículo es caracterizar los pacientes con neuroinfección diagnosticada por reacción en cadena de la polimerasa en una clínica en Cali, Colombia. Para ello, se estudiaron 11 pacientes con detección de algún microorganismo por reacción en cadena de la polimerasa en líquido cefalorraquideo, en la Fundación Clínica Infantil Club Noel. Se detectaron: Cytomegalovirus, Streptococcus pneumoniae, Herpes simplex virus 1, Herpes simplex virus 2, Human herpesvirus 6, Enterovirus y Neisseria meningitidis. En 8/11 pacientes hubo cambios en la conducta terapéutica después del resultado de la reacción en cadena de la polimerasa. El comportamiento del hemoleucograma, reactantes de fase aguda y análisis del líquido cefalorraquideo fueron concordantes con lo reportado en los textos consultados dependiendo si es de causa viral o bacteriana. En conclusión, el uso de reacción en cadena de la polimerasa ayuda a detectar el agente causal de la neuroinfección y así usar tratamiento antimicrobiano dirigido.