病人睁开了眼睛，但目光呆滞。她醒着，但显然没有意识到周围医院病房里发生的一切。事故发生后，她日复一日地躺在床上，毫无反应。她在想什么呢？
很快，我们也许能够与这种“被禁锢”的思维进行交流——这些思维被困在不再受其精神控制的身体里。去年秋天，英国研究人员在一次铺天盖地的宣传中宣布，他们对一位“植物人”患者的大脑进行了成像，并发现她实际上是有意识和知觉的。现在，同一个团队开发出了一种向此类患者询问是非问题的方法。这个想法是激进的：我们可能很快就能接触到包括25万美国人在内的许多意识障碍患者——直到现在，这些患者一直被认为超出了治疗范围。
“我们现在能够检测到某人何时有意识地觉醒，而现有的临床方法一直未能提供这种信息，”剑桥大学的阿德里安·欧文说，他是对这位妇女的大脑进行成像的研究团队的负责人，当时她应医生的要求想象诸如打网球之类的活动。欧文说，由于成像技术的最新进展，患者“实际上可以在不必说或做任何事情的情况下进行交流”。
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思维方式的转变
“直到现在，人们都觉得这个患者群体不值得投资。态度一直是，‘没有什么可以做的，’”欧文补充道。几十年前，医学界对那些无法醒来或没有意识到周围环境的意识障碍患者，除了姑息治疗外，什么也没提供。这些脑损伤患者被保持清洁和舒适，直到他们去世。
然而，偶尔，这些患者中的一位会意外康复。当有人从长达十年的昏迷中醒来时，这种复苏将被视为奇迹，或者至少是一个医学谜团。似乎没有办法确定脑损伤患者是否会苏醒。唯一能做的就是等待和观察。
但从1970年代开始，神经康复的科学领域应运而生。康复中心在全国各地涌现，患者可以在那里接受专家的治疗。医生开始单独考虑每个脑损伤病例，量身定制独特的药物治疗方案和物理疗法，试图改善每位患者的状况。然而，那是他们所能做的最好的事情：传统的磁共振成像（MRI）——自1980年代以来用于绘制大脑或其他体内区域的结构——使医生能够看到大脑的物理损伤，但无法让他们检查其活动。
然后，在1990年代，随着功能性MRI（fMRI）扫描的出现，研究活体大脑中的活动成为可能。功能性MRI使研究人员能够看到大脑的哪些区域在思考过程中最活跃，这就是欧文及其同事确定他们的植物人患者确实有意识并对他们的指令做出反应的方式。渐渐地，神经科学家对脑损伤的理解开始向前发展。脑损伤患者不再被自动视为失败者，而是可能有一天会被治愈的病症的受害者。
哥伦比亚大学的神经科学家乔伊·赫希说：“功能成像真的是第一种能够让我们观察意识障碍患者内在认知运作的成像技术。” 1992年，科学家们发现他们可以使用MRI扫描仪来绘制流向大脑不同区域的血流量变化图，从而表明大脑的哪些部分在任何给定的思考过程或感觉刺激期间正在工作。在随后的十年中，研究人员确定了意志思考和对刺激的被动反应的fMRI模式的差异，这在检查意识状态不明的患者的大脑时至关重要。现在，fMRI技术已经改进，研究人员可以在一分钟而不是一个月内给患者下达指令并分析他们的反应。结果是：我们正处于与几年前还被认为是脑死亡的患者进行交流的边缘。
当然，并非所有患者都能改善：有些人只是没有留下足够的大脑结构。“我们已经看到最近的几个案例告诉我们，在这些患者中的一些人中，存在某种康复的机会，”欧文解释说。“但肯定不是所有患者。” 特里·夏沃就是这种情况，她是一位永久植物人状态的佛罗里达州妇女，2005年，当她的父母质疑她丈夫移除她的喂食管并让她死去的决定时，她成为了政治辩论的中心。计算机断层扫描（CT）扫描显示她的大脑大部分已经萎缩，医生们一致认为她不会康复。
确定脑损伤患者的预后并不总是那么简单明了。大脑是一个脆弱的器官；它可能会以许多不同的方式受损，而科学对其中大多数方式的理解都很差。虽然许多患者可能会部分或完全恢复其机能，但其他人确实是永久性受伤，没有康复的希望。在少数情况下，受害者可能意识到周围环境但无法做出反应。还有一些人是无意识且没有知觉的。困难在于确定哪些患者属于哪种情况。
第一步是大致了解患者的精神状态。临床医生将意识障碍分为三类：昏迷，患者既不醒来也不反应；植物人状态，患者醒来但没有反应；以及微意识状态，患者醒来并对刺激做出反应，但采取有意识行动的能力有限。通常，医生通过在床边观察患者来进行这些分类。仅凭这种方法，被认为是植物人的患者实际上可能是有意识的。
“这真是一个难题。通常衡量意识的方式基本上是要求某人告诉你他们有意识，”欧文说。“因此，如果有人没有失去知觉，但无法回应并告诉你，他们将被归类为失去知觉。”
在欧文团队的案例研究中，该研究报告发表在2006年9月8日出版的《科学》杂志上，研究人员要求这位植物人患者想象自己正在做各种任务，包括在她家中的房间里走动，同时他们使用fMRI扫描她的大脑。由此产生的图像[见对页的方框] 表明她的反应与健康的测试对象相匹配——她理解了指令并有意识地决定遵守。
但是，分析fMRI扫描产生的大量数据需要时间。当fMRI首次开发出来时，解释一次扫描最多需要几个月的时间。早在2006年初，当欧文的团队扫描患者的大脑时，数据分析也需要很多天。“尤里卡时刻并不是在她躺在扫描仪里时到来的，”欧文说。“两周后，我们意识到她确实一直在脑海中打网球。”
现在，欧文报告说，fMRI技术已经发展到研究人员可以在30或40秒内解释扫描数据的程度。这一突破开启了“读取”一个人在特定时刻的想法的可能性，使被禁锢的患者仅用他们的思想就能“说话”。
新疗法
欧文和他的同事们希望，有一天，他们正在开发的新fMRI技术将帮助医生确定哪些患者有意识但被困在没有反应的身体中，从而为患者的康复潜力提供更可靠的指标。研究人员报告说，他们那位在脑海中打网球的患者后来从她看似植物人的状态中有所改善。欧文指出，通过用fMRI扫描她的大脑，医生们在她表现出任何外在的身体迹象之前很久就能够判断出她正在康复。早期发现脑损伤患者的康复潜力可能会导致替代疗法，例如更积极的药物或手术干预，以及鼓励社交互动，例如家人探望。
欧文的团队目前正在设计一种协议，通过采用与其最初对网球运动员的测试相同的基本原理来与植物人患者的思维“对话”。“如果患者想象打网球，这意味着‘是’。如果他们想象在家中的房间里走动，这意味着‘否’，”欧文说。不同的想法会点亮或激活大脑中的不同区域。通过对健康受试者的一些练习，研究人员已经学会在一分钟内区分仅凭思想产生的“是”和“否”反应。医生们现在正准备在一位他们已经发现有意识的植物人患者身上测试他们的技术。如果他们成功了，他们将有史以来第一次与被禁锢的人“交谈”。
与任何新技术一样，需要几年的时间才能了解如何在临床环境中最好地使用fMRI，目前，研究人员继续拒绝大多数扫描脑损伤患者的请求。“这是不道德的，因为我们还没有完成我们需要完成的研究，以绝对确定我们对扫描的解释是正确的，”赫希说，她每天都会收到来自忧心忡忡的家人的电子邮件。“这真是令人心碎，有那么多人想了解他们无法回应的亲人的认知生活。”
目前，使用fMRI诊断或与脑损伤患者交流将继续仅在少数致力于研究意识障碍的研究实验室中进行。赫希和欧文都表示，研究脑损伤的研究人员的资金匮乏。设备很昂贵——一台能够进行功能扫描的最先进的MRI扫描仪花费数百万美元——科学家们还没有弄清楚使用这项相对较新的技术的最佳方法。但是，随着能够与植物人患者交流的可能性即将来临，研究人员希望他们的工作最终将导致被禁锢的思维得到广泛解放。
“这不是每家医院都能立即开始做的事情，”欧文说。“但我们希望开发这项技术，以便我们能够使其更容易且人人可用。”