联系意识障碍的头脑

“孤独、隔离是痛苦的事情，超出了人类的忍耐力。”
——摘自儒勒·凡尔纳的《神秘岛》，1874年

想象一下你是一名宇航员，没有安全绳索的束缚，在太空中漂流。你损坏的无线电让你听到任务控制中心不断尝试联系你，但你越来越绝望地呼喊“我在这里，我在这里”却无人回应——你无法发出信号表明你还活着但受伤了。经过亲人日复一日、周复一周徒劳的恳求，他们的信息停止了。你与世界失联了。当你被锁在自己的回音室里时，你能保持理智多久？几天？几个月？几年？

英国神经科学家阿德里安·欧文在他即将出版的书籍《灰色地带》（斯克里布纳出版社）中生动地描述了这种噩梦般的场景。在晚上泡澡时翻开这本书的开头几页，我只在几个小时后读完才放下书，这时水已经凉了。欧文以最引人入胜的方式讲述了与离我们比迷失在太空中的宇航员更遥远的、受损最严重的神经系统疾病患者沟通的故事。

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欧文是加拿大安大略省西安大略大学的教授，他率先使用脑成像技术来确定意识严重障碍患者仍然存在的意识岛屿。这些人长期卧床不起，身患重病，在遭受创伤性脑损伤、脑炎、脑膜炎、中风或药物或酒精中毒后，无法说话或以其他方式表达他们的精神状态。在那些没有迅速死于伤病的人中，可以区分出两大类。

第一组是植物人状态患者，他们会在睡眠和觉醒之间循环。当他们醒来时，他们的眼睛是睁开的，但试图与他们建立床边交流——“如果你听到我说话，请握住我的手或向下看”——只会失败。这些患者可以移动他们的眼睛或头部、吞咽和打哈欠，但绝不是有意的。剩下的只有维持生命的脑干反射。在适当的护理以避免褥疮和感染的情况下，这些人可以存活多年。

想想特里·夏沃，这位佛罗里达州的妇女在植物人状态中徘徊了15年，直到2005年医学诱导死亡。鉴于她的丈夫（主张停止生命维持）和她的父母（他们认为他们的女儿有某种程度的意识）之间公开的争斗，这个案例引起了巨大的轰动。它在司法链条中上下诉讼，最终落到了时任总统乔治·W·布什的办公桌上。尽管为了维持夏沃的生命而不断进行法律争论，但她的丈夫最终还是实现了他让妻子停止生命维持的愿望。

在医学上，她的案例没有争议。她有短暂的自动症发作：头部转动、眼球运动等，但没有可重复或一致的、有目的的行为。脑电图扫描显示她没有脑电波，表明她的大脑皮层已经关闭，这已通过尸检得到证实。

考虑到直升机和现代急诊室医学，她的案例并非个例。除了一些罕见的例外，植物人状态患者是现代现象：这些人依赖于快速、大规模的手术和药物干预。确切的数字很难得出，因为没有中央登记处，而且这些患者中的许多人被安置在临终关怀医院和疗养院，或者在家中接受护理。美国植物人状态患者的估计人数从15,000到40,000不等。

在一个更模糊的类别中是微意识状态（MCS）患者，他们有一定能力沟通他们的内在状态，但通常只是以最小或不一致的方式。他们可能会在适当的情绪情况下微笑或哭泣，偶尔发出声音或做手势，用眼睛跟踪显着物体等等。

正确诊断植物人状态患者仍然是临床医生的巨大挑战。与可能在天真的观察者看来像死人一样的昏迷患者不同，植物人状态患者显然还活着。对于拼命寻找任何识别和康复迹象的亲人来说，他们似乎正在尝试沟通。谁能说在这些生活在转瞬即逝的意识和虚无之间的模糊地带的患者中，可能没有痛苦和悲伤的残余意识呢？或者，更糟糕的是，可能存在完全成熟的意识流，但却无法呼救？

进入现代神经技术领域，及其大脑扫描仪的武器库。早在20世纪80年代后期，大量实验就表明，仅仅通过思考——默默地倒数或想象踢足球——就可以可靠地在健康志愿者中诱发大脑活动。这些实验是对纯粹的思想影响物质的壮观证实；例如，思考踢足球而不移动一块肌肉会导致大脑中参与计划身体动作的部分的血流量增加。

欧文和他的合作者——特别是比利时列日大学的史蒂文·劳雷斯和威斯康星大学麦迪逊分校神经病学和精神病学系的梅兰妮·博利——开发了两项任务，这两项任务可靠地诱发了两个不同皮层区域的大脑活动，可以通过功能性MRI看到。

扫描仪中志愿者的第一项任务是思考打网球，想象在假想的球网上来回击球。结果扫描显示，他们头部顶部的辅助运动区（SMA）的血流动力学活动（更多的大脑血流量和营养供应）增加。第二项任务——在他们的房子里从一个房间走到另一个房间——增加了海马旁回（PHG）的活动，海马旁回是大脑深处的一个区域，编码空间和空间关系的表征。

一项活动可以很容易地与另一项活动区分开来。因为这种类型的有意识和持续的脑力劳动与生动的意识体验 (“我可以看到我的右手握住球拍并挥动它”) 密切相关，所以它被认为是任何意识的良好标志。

然后，欧文和他的团队有效地向微意识患者提出的问题是，当要求这些行为上对大多数要求没有反应的个体反复执行一项或另一项意象任务30秒时，他们可以在多大程度上调节他们的大脑活动。

卡罗尔是一位23岁的女性，她在过马路打电话时被两辆汽车撞倒，被诊断为植物人状态，额叶严重受损。然而，令临床工作人员惊讶的是，她可以执行这两项心理任务，根据要求的任务，随意上调她的SMA或PHG的活动。因此，卡罗尔似乎还保留着一定程度的意识和认知控制，即使在标准的临床测试中都无法观察到。

在接下来的几年里，对剑桥（英格兰）和列日两个临床中心的54名意识障碍患者进行的一项研究证实了这一基本发现。五名患者可以随意控制他们的大脑活动。其中，四名患者是23名被标记为植物人状态的研究患者之一。这一观察结果表明，大约20%的植物人状态患者被误诊了——他们至少在某种程度上是有意识的，这一发现与之前的一些估计相符。随后的床边测试证实，一些患者实际上处于微意识状态而不是植物人状态。鉴于现代医院环境的繁忙节奏，工作过度护理人员很容易错过那些被锁在受损大脑内部的人偶尔出现的细微生命迹象。（神经学家在2016年11月/12月刊的大众科学杂志上生动地描述了这样一个案例——玛吉的故事。）

在英国和比利时的研究中，在想象任务中取得成功的五名患者中有两名在行为上仍然无法沟通。也就是说，从外部来看，他们看起来活着，但没有思想。只有他们的大脑成像反应揭示了他们保留着有意识的声音。

令人惊讶的是，在研究中的31名微意识患者中，只有一名能够完成想象任务。在著名的新英格兰医学杂志上发表的报告这些结果的文章的社论中警告说，这种对大脑活动的有意操纵只在少数患者中看到，并不意味着存在你我整天经历的那种内在思想流。这很公允。但对于这些患者来说，真正remarkable的和潜在的改变游戏规则的是，欧文和他的同事们——特别是现在的加州大学洛杉矶分校心理学教授马丁·M·蒙蒂——采用了这项技术来建立双向沟通。患者可以通过反复想象打网球半分钟来发出“是”的信号来回答问题。他们可以通过在家中进行精神导航来给出“否”的答案。这种繁琐的技术在健康志愿者身上可以可靠地工作——繁琐的原因是，大脑扫描和相关的计算机处理需要几分钟才能传输一个“是”或“否”。答案可以从受试者在两个大脑区域之一：SMA或PHG中的血流动力学活动中以完美的准确性解码。

科学家和神经学家团队在一个五年前遭受严重脑损伤的塞尔维亚患者身上尝试了这种方法。尽管被认为是临床植物人状态，但这位年轻人正确地表示他有兄弟但没有姐妹，他父亲的名字是亚历山大而不是托马斯，以及他的最后一次假期是在美国。

这一发现是了不起的。如果经过五年的完全沉默，你终于可以向外界发送一些零星的信息，并从那个遥远的灰色地带回来，感觉会怎么样？团队问了这个人最后一个问题：“你想死吗？” 从他的大脑活动中读出的答案令人难以置信地不确定，然后实验结束了。

几年后，欧文成功地用斯科特（一位卷入交通事故的年轻人）重复了这项沟通任务。斯科特被宣布为植物人状态患者，他能够回答向他提出的问题——“你感到任何疼痛吗？” 是其中一个问题，他回答“不”。

由于各种实际、技术和科学原因，在磁共振扫描仪中通过一系列“是”或“否”的查询进行沟通并不是脑损伤患者的常规临床实践。它不仅对设备、人员和时间要求很高，而且还容易产生不正确的答案。

许多患者无法驱动SMA和PHG中的活动，或者只能不规则地这样做。在健康研究对象中完美运行的程序在那些由于疾病或创伤而大脑发生巨大变化的人身上进行测试时会失败。执行想象的运动或导航任务在认知上不如使用这两项任务之一回答问题那么苛刻，这解释了为什么只有少数意识障碍患者以这种方式成功地进行了沟通。大多数人仍然可悲地与世界失联。