脑部刺激使植物人状态15年的患者部分苏醒

该疗法可能不适用于其他类似情况的患者

失去意识一年以上的患者被认为极不可能恢复意识,但一名35岁的法国人在处于植物人状态15年后,在关键脑区域受到电刺激后,显示出意识的迹象,科学家周一报告称。

该患者能够用眼睛跟踪物体,在被要求时转头,并在研究人员的头部靠近他的脸时惊讶地睁大了眼睛——这些都是他在植物人状态下无法做到的。尽管他离康复还很远,尽管一位患者的积极结果并不意味着该技术对其他人也有效,但这项研究增加了证据,表明可能有一种方法可以帮助一些患者恢复意识——即使是在多年之后。

这份新的报告表明,即使在功能非常低下的脑部中,“也可以发生可观察行为的转变,从没有(植物人状态)到有一些有限的行为(最低限度意识状态)”,威尔康奈尔医学院的神经学家尼古拉斯·希夫博士说,他没有参与目前的病例。他领导了2007年的一项研究,在该研究中,一名最低限度意识的患者(表现出偶尔的意图、注意、意识和反应能力的人)通过对丘脑的深部脑刺激有所改善。


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不幸的是,尽管法国患者、希夫的患者和其他一些人通过某种脑部刺激“苏醒”了,但这些个别成功尚未转化为对数千名植物人或最低限度意识患者的帮助。“有强烈的证据表明,在严重受伤后很长时间,有可能在许多情况下增加大脑活动,”希夫说,但“基本上没有临床随访的基础设施”,甚至没有“更大规模的调查研究”。

这个新病例涉及一名法国人,他的大脑因车祸受损,导致他完全没有反应和意识,被称为植物人状态。在对其迷走神经进行了一个月的刺激后,他变得最低限度有意识,对来自外界的一些信号作出反应。迷走神经从腹部延伸到大脑,在那里与研究人员称之为“意识热区”的区域有许多连接。刺激使用植入他胸部的装置进行。

法国国家科学研究中心的安吉拉·西里古领导的科学家在《当代生物学》杂志上报告说,脑成像和大脑活动的电记录(脑电图)显示出可能导致他改善的变化。

加州大学洛杉矶分校的心理学家马丁·蒙蒂是意识方面的专家,他曾使用超声波指向丘脑来唤醒一位昏迷的病人,他说法国的研究看起来很扎实,但对于患者的改善程度有些含糊。“他们并没有非常清楚地说明他到底恢复了什么,”蒙蒂说,例如“只是有一些微小的意识迹象,或者[他]是否可以根据命令眨眼”。

然而,脑电图记录提供了额外的证据,表明发生了重大变化。该男子出现了更强的脑波,称为theta信号,这在植物人状态下是不存在的,但在最低限度的意识下是存在的。特别是,theta活动在三个大脑区域的交界处增加:顶叶,位于头顶后方,感知感觉信息并将其整合到被称为意识的神秘状态中;颞叶,位于太阳穴后方,负责理解声音;枕叶,位于大脑底部后方,负责处理视觉。这个交界处是意识的“热区”。

不同的大脑区域似乎也联系得更紧密了。尽管意识的物理基础是生物学中最深奥的谜团之一,但最好的猜测是,它源于皮层和丘脑之间的协调活动,丘脑是感觉和运动信号的转换站,以及皮层内部的协调活动,皮层处理更高阶的认知功能。当这些区域之间和内部的连接因任何原因增加时,处于最低限度意识状态的人会自发恢复。在这种情况下,“任何原因”是迷走神经刺激。

虽然这似乎表明迷走神经的作用超出了其自身能力,但事实上,这种神经的力量不断让神经科学家感到惊讶。在这种情况下,它明显的意识提升效果源于它在大脑中直接或间接产生的多个且广泛的连接,包括与丘脑的连接。正如西里古和她的同事们所能判断的那样,刺激迷走神经似乎将因该男子的大脑损伤而支离破碎的意识网络连接在一起。

因此,通过刺激迷走神经,“有可能改善患者在世界上的存在感,”她说,这挑战了持续一年以上的意识障碍是不可逆转的信念。

她确信该男子并非自发地从植物人状态转变为最低限度意识状态。他的部分恢复与迷走神经刺激同时发生,而且在15年后,他的改善似乎不太可能是其他原因造成的。“这不可能是偶然的结果,”西里古说。

这个法国案例使通过基于大脑的干预“唤醒”的患者人数至少达到四人,包括蒙蒂在加州大学洛杉矶分校的案例。但他只昏迷了几周。希夫和他的同事们使用植入丘脑的电极,恢复了一名处于最低限度意识状态21年的患者的部分大脑活动,他们去年报告说,尽管这一变化并没有带来现实世界的改善。

蒙蒂说,西里古的方法“与我和[希夫]所做的相同”,只是它是通过迷走神经间接地刺激丘脑,而不是直接刺激。

如果丘脑真的是意识之门,为什么医生不尝试刺激它来帮助成千上万的植物人和最低限度意识的患者恢复呢?“也许只是需要时间?”蒙蒂想知道。

经 STAT 许可重新发布。本文 最初发表于 2017年9月25日

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