与植物人对话

　　撰文：艾德里安·M·欧文（Adrian M. Owen）

　　       本文作者艾德里安·M·欧文是加拿大西安大略大学的认知神经科学和成像学的杰出研究教授。他主要研究由脑损伤导致的意识障碍，以及神经退行性疾病对认知的影响。

　　翻译：张庭

　　审校：毛利华

　　本文作者艾德里安·M·欧文从1997年开始研究对外界刺激没有反应的病人并搜寻其意识活动。

　　上世纪90年代，剑桥大学的一位年轻教师凯特在经历了一场类似流感的疾病后成了植物人，她可以睁开和闭上眼睛，但没有任何内心活动，对家人和医生给她的外界“刺激”也没有任何反应。当时，本文作者艾德里安·M·欧文正在剑桥大学研究扫描大脑的新方法，他的同事——急性脑损伤专家戴维·梅农提议用正电 子发射断层显像（PET）扫描凯特的大脑，并在电脑屏幕上快速展示她的朋友和家人的照片时监测凯特大脑中的活动迹象。结果令人震惊：凯特的大脑不仅能对熟 人的面孔作出反应，而且活动模式跟正常人看到爱人的照片时惊人相似。

　　从严重的脑损伤事故中幸存下来但失去意识的病人越来越多，弄清这个现象的原因显得愈发关键。一般来说，对外界刺激没有反应的病人可分为几类：有些会 有一定程度的恢复；有些会陷入微意识状态并偶尔表现出一些意识活动的迹象；还有一些则到去世前都一直是植物人状态。只有了解病人属于上述何种状态，医生和 家属才能更好地制定方案从而使病人利益最大化。

　　听到请回答

　　在之后的几年中，欧文及同事又尝试了一些新方法来检测“隐藏”在植物人身上的意识活动——他们称之为“内隐意识”。欧文和比利时列日大学的神经科学 家合作并开展了以下实验：让正常人想象自己正在执行各种任务，然后使用功能性磁共振成像技术（fMRI）检测他们的大脑活动。扫描结果显示，当正常人想象自己正在执行各种任务时，会产生强烈而稳定的大脑活动，并与真实执行这些任务时的大脑活动极为相似。

　　研究人员发现，在实验对象想象打网球时能激活负责掌控运动功能的大脑前运动皮层；而他想象在家中闲逛则能激活顶叶和一个叫海马旁回的深层脑区，这两个脑区负责空间定位和导航。随后，研究人员将这一方法使用在一位确诊为植物人的病人身上，让其按照指令想象打网球和在家中闲逛。扫描结果与此前的健康自愿 者无异。研究人员由此得出结论，尽管这位病人不能通过身体对外界刺激作出反应，但她是有意识的。

　　脑电图出场

　　此后几年中，欧文及同事用功能性磁共振成像技术对尽可能多的病人进行了测试。研究发现在23位被诊断为植物人的病人中，有4位（占17%）能够在功能性磁共振成像中表现出明显的大脑反应。

　　研究人员还尝试让病人通过想象某一任务来回答“是”或“否”的可能性。功能性磁共振成像的结果显示，这位病人成功回答了5个与个人生活有关的问题。很明显，这位病人的认知水平不只是对周围环境有意识这么简单。实验过后，医生们再次对这位病人进行了常规诊断及病情评估，这一次他们把评估结果由“植物 人”改成了“微意识状态”——由此可见，医生对这类病人的诊断并非是一成不变的。

　　但是功能性磁共振成像的成本较高，对病人的搬运也使病人的身体承受很大的压力，还有些病人因为身体内有金属植入物导致成像无法正常进行。研究人员开始寻找一种更经济、更方便的检测大脑活动的方法——脑电图（EEG）。利用这种技术，科学家可以通过贴在病人头皮上的无创电极来记录大脑皮层中的神经活动，该检测不仅可以直接在病床边实施，检测结果也不会被病人体内的金属植入物所影响，美中不足的是，脑电图难以检测到深层脑结构的反应，并且它的空间分辨 率也比功能性磁共振成像低得多。针对这种局限，研究人员让病人想象自己的手或脚在做简单动作——这类活动由大脑皮层的表层控制，相关神经活动也可以被脑电 图记录到。

　　研究人员将一辆吉普车改装成“脑电吉普车”并为它配备上电极、放大器和最强大的笔记本电脑，用其对病人进行测试。2011年，欧文及同事在英国世界 权威医学杂志《柳叶刀》上发表了研究论文。用脑电图测试的16位躺在病床上的植物人中有3位（占19%）表现出了一定的意识活动。

　　通向脑机接口？

　　几十年来，科学家和科幻小说家一直憧憬着人类在未来可以单纯依靠思维来交流。用功能性磁共振成像和脑电图检测植物人的意识，尝试与他们交流并把将其想法传递到外部世界的试验无疑为真正的脑机接口开辟了道路。尽管存在阻碍，但功能性磁共振成像、脑电图和其他新技术广泛应用于检测植物人的内隐意识将是大 势所趋。

　　而在上文所提到的凯特身上也发生了奇迹。在接受正电子发射断层显像扫描的几个月后，她开始逐渐康复。在经过治疗的15年后，凯特和家人住在了一起。 尽管她行动不便，需要依靠轮椅而且说话有困难，但她重获了认知能力，并对那次扫描充满感激。“很难想象如果我当初没有做扫描，现在会变成怎样”，她在最近 的一封电子邮件里写道，“大脑扫描就像魔法一样——它发现了我的存在。请用我的案例告诉人们这些扫描是多么有用，也希望更多人能够了解它们。”