探寻隐藏的意识

我们都焦虑地站在玛吉·沃森的床边，试图确定这位 23 岁的患者是否能够与我们交流。自从那场灾难性的中风使她几乎完全瘫痪以来，已经过去了近两年。我们问她，站在她床脚的女人是不是她的母亲，并指示她如果是，就向下看。我们等待着，仔细地观察着玛吉。几秒钟后，她回答了，左眼缓慢地向下凝视。这个动作很细微但很 deliberate——一个清晰的反应，充满了意义和情感。

这是一个惊人的突破。玛吉中风后治疗她的大多数医生认为她处于植物人状态，在这种状态下，人们的眼睛是睁开的，但他们对自己、他人或周围环境没有意识。这样的患者通常被家人视为已经失去，无法康复。然而，一位医生诊断玛吉处于微意识状态 (MCS)，在这种状态下，人们表现出不一致的意识迹象，例如今天回应他们的名字，但第二天却不回应。这位细心的医生注意到，有时——但只是有时——玛吉会用她的左眼追踪移动的物体。

因此，玛吉和她的母亲南希来到纽约市的威尔康奈尔医学院看我们，我们在那里一直在研究大脑如何从所谓的意识障碍中恢复。这个标签涵盖了一系列状态，包括昏迷、植物人状态、MCS 和所谓的闭锁综合征 [见下方框图]。

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南希同意让玛吉参与我们的研究，也同意让我们在这里讲述她们的故事。在对玛吉进行评估的过程中，南希了解到她的女儿确实有意识，并且她知道南希是谁。有了这些信息，南希得以让玛吉获得更好的康复护理。母亲和女儿一起进行了言语和艺术治疗。在玛吉于 2015 年 8 月因肺炎并发症去世之前，她正在恢复一些互动能力，甚至说出了几个词——如果南希接受了最初的关于她女儿处于植物人状态的诊断，这些都是不可能实现的。

玛吉的案例提出了我们在医学界和社会大众在面对那些看起来无意识或几乎没有反应但可能仍然具有高级认知功能的患者时所面临的许多伦理和科学挑战。历史上，这些人一直被贬低为只不过是“托管护理”，但我们现在有了更好的选择：改进的影像技术、使用深部脑刺激的干预措施和某些药物正在为识别和接触严重脑损伤患者中的有意识患者提供新的方法。随着我们能力的提高，我们帮助这些人重建因伤病而中断的关系的义务也随之增加。

太少，太早

玛吉在 2006 年，也就是她从史密斯学院毕业前一周受伤。在附近一家医院为生命而战时，她的同学们都戴着蓝色丝带以纪念她，她在缺席的情况下获得了西班牙语学位。玛吉不顾一切地度过了最初的几周，她的母亲无视了一再要求停止或撤销护理的请求。玛吉从重症监护转到康复中心，再到疗养院，并在那里徘徊——在大多数比她年长几十岁的患者中——直到她来到纽约。

可悲的是，玛吉的旅程是典型的。在接受了出色的、救命的急救护理后，意识障碍患者通常会在预后尚不明确之前就被转入不太积极的治疗。在《思想的权利：脑损伤、伦理与意识的斗争》（剑桥大学出版社，2015 年）一书中，我们中的一位（芬斯）记录了玛吉的故事，以及我们的医疗保健系统如何倾向于边缘化严重脑损伤患者，假定什么都不能做，或者也许不应该做。为这本书采访的 50 多个家庭分享了脑损伤亲属经常遭受过早姑息治疗建议的经历。如果他们确实设法获得了康复资格，那也是太少、太早；许多人在出院时并不完全稳定，并且仍在与持续存在的医疗问题作斗争。

最终，许多意识障碍患者像玛吉一样，最终住进了疗养院，这可能会危及他们的生命。慢性护理机构通常设备简陋，无法提供这些患者需要的复杂医疗监护。而且由于他们没有接受进一步的康复治疗，疗养院的护理限制了他们康复的潜力。从植物人状态自发改善的情况在最初损伤类型的 3 个月到 1 年后变得罕见。不过，在此之前，一些患者确实开始从植物人状态中恢复，转变为微意识状态。

不幸的是，这种转变可能会被忽视。比利时列日大学的卡罗琳·施纳克斯和她的同事在 2009 年进行的一项值得注意的研究发现，在被认为处于植物人状态的 44 名患者中，实际上有 41% 处于微意识状态。这种令人震惊的错误率可归因于几个因素。MCS 的诊断标准直到 2002 年才存在，而且对于忙碌的护理人员来说，很难观察到只是偶尔突破的意识。部分原因也可能源于美国的安乐死运动。1976 年，新泽西州最高法院首席法官理查德·休斯为移除凯伦·安·昆兰的呼吸机辩护，因为她“没有恢复任何认知或知觉生命的现实可能性”。

这种观点仅适用于像昆兰那样永久处于植物人状态的人。但它经常被扩展到更多患有不同意识障碍的患者，他们可以改善——有时是显著地改善，甚至在最初的脑损伤发生几十年后也是如此。也许最著名的例子是特里·沃利斯，他在车祸后处于微意识状态 19 年，然后才恢复语言和接近正常的认知能力。在过去的几年里，我们做出了巨大的努力来建立与玛吉的可靠沟通，她取得了显著的进步，尽管是不稳定的。详细了解她的损伤——以及它们对她的康复构成的独特挑战——表明，常规忽视微意识患者在科学上令人困惑，并且在伦理上存在问题。

重获意识

玛吉原本是一位健康的大学四年级学生，但她遭遇了一起罕见的、原因不明的事件。一个巨大的血栓阻塞了唯一一条向她大部分脑干供血的动脉，在那里造成了大范围的损伤。由于几乎所有通往她脊髓的下行运动纤维都通过了受损区域，她几乎失去了移动身体任何部位的能力。玛吉的大脑干大面积损伤还损害了附近的结构，这些结构通常会将觉醒输入从脑干发送到皮质丘脑系统，从而支持清醒期间的整体活动水平。

此外，玛吉在两侧丘脑的中央区域（大脑底部的卵形团块，充当一种信息枢纽）也有两处小但位置关键的损伤。特别是中央丘脑神经元与额叶皮层有广泛的连接，额叶皮层执行许多任务，包括计划。在任何多灶性脑损伤中，中央丘脑神经元接收的输入较少，因此，在结构和功能上都会受到损害，但在玛吉的案例中，它们也受到了直接损害。本质上，她表现出许多严重脑损伤患者面临的中央丘脑核心问题的更严重版本。

这些神经元形成了被称为前脑内侧环路的关键节点——连接丘脑、额叶皮层和基底神经节 [见上图]。整个网络有助于调节觉醒水平，并在清醒期间分配注意力。通过这种方式，它可以支持广泛的认知功能。研究表明，让前脑内侧环路重新上线对于恢复意识至关重要，其功能水平与患者的行为恢复水平有关。但是，在严重脑损伤后重新激活中央丘脑神经元具有挑战性，原因有二：不仅它们的物理连接较少，接收的刺激也比平时少，而且基底神经节某些部位的异常过度活动也会抑制它们的输出。

此外，前脑内侧环路并不是唯一发挥作用的网络。列日大学的神经学家史蒂文·劳雷斯和他的同事发现，意识恢复与后内侧顶叶复合体 (PMC)（大脑额顶叶网络的主要组成部分）的代谢活动之间存在更强的分级相关性。该区域表现出人类大脑中最高的静息代谢率。圣路易斯华盛顿大学的神经学家马库斯·雷切尔和他的同事假设，它支持默认模式网络，负责使用相关的背景信息来维持和更新意识，并帮助我们解释感觉和预测行为。默认模式网络还与自我监控和访问个人记忆有关。

玛吉的 PMC 没有受到特定的损伤，但我们发现了证据表明，它与前脑内侧环路协同工作，以支持意识的恢复。其他研究人员发现，丘脑和 PMC 之间改变的结构连接与行为结果在统计学上相关：两者之间的连线越多，患者的意识就越强。科学家们还发现了功能联系。在实验研究中，麦吉尔大学的研究人员麻醉了健康的志愿者，然后给他们服用药物以诱导意识瞬间。即使麻醉水平保持不变，受试者也可以响应指令，而这种短暂的觉醒与中央丘脑和 PMC 中更大的激活有关。

解读思想

玛吉的中央丘脑损伤，加上她广泛的脑干损伤，为实现或认识到康复创造了一条非常具有挑战性的道路。然而，最近，我们在评估严重脑损伤患者的能力方面取得了重大进展。现在我们可以要求他们执行特定的心理动作，并通过功能性 MRI、脑电图 (EEG) 和相关技术查看他们的反应（如果有的话）。即使在那些表现出有限或没有明显意识迹象的患者中，这些方法也可以提供意志和意识的证据。

第一个这样的例子出现在 2006 年。西安大略大学的神经科学家艾德里安·M·欧文（现任职于西安大略大学）以及他在剑桥大学和列日大学的同事与一位在车祸后被认为是植物人的 23 岁女性合作。根据行为标准，她没有表现出意识或对指令的反应。但是，当他们将她放入 fMRI 扫描仪中并反复要求她想象打网球时，生成的图像显示额叶辅助运动区内有强烈而一致的大脑激活模式。他们注意到，在被要求想象相同活动的健康志愿者中，相同的部位也会亮起来。

我们的团队在一些脑损伤患者（包括玛吉）中使用了这种方法的变体。为了评估她登记信息和做出反应的能力，我们最初要求她想象不同的运动任务。她的结果表明，当我们要求她想象游泳（这是她最喜欢的运动之一）时，她产生了非常强烈的大脑激活模式。这些模式与正常受试者的模式相当。我们还发现，玛吉可以激活相同的区域来回答问题，例如从四张牌中选出扑克牌的花色或人头牌。

起初，她的反应令人困惑。统计分析表明，她的答案不仅仅是偶然的结果，但它们似乎也不准确 [见下文“意识障碍”]。我们推测，也许她的回答在某种程度上被延迟了。因此，我们重新分析了数据，并发现了证据表明，她预期的回答晚了一个问题才出现。当我们把玛吉的回答向前推一个问题时，它们是正确的。我们知道，像她这样的孤立性中央丘脑损伤可能会减慢认知处理速度，但这一发现仍然令人惊讶——并且再次强调了评估像玛吉这样的患者的复杂性。

康复的希望

严重脑损伤后的结果是连续的，但研究人员已经确定了两种类型的患者更有可能至少恢复一定程度的沟通能力。其中一个子集包括微意识患者，他们剩余的皮质丘脑系统具有一定的基本储备量，这可以通过脑成像来评估。2007 年，我们与各个机构的同事合作，帮助了一位处于微意识状态六年的患者。

在六个月的时间里，我们使用深部脑刺激 (DBS) 反复将少量电流直接应用于他的中央丘脑。治疗后，该个体恢复了口语、定向注意力的能力、运动控制以及咀嚼和吞咽能力。DBS 方案激活了中央丘脑神经元，足以将患者从 MCS 中唤醒到最好描述为意识模糊状态的行为范围。通过持续的刺激——设备在白天保持开启状态——他的收益持续了六年，直到他死于肺炎。

研究人员还研究了金刚烷胺等药物，金刚烷胺是一种也用于治疗帕金森病的抗病毒药物，以及唑吡坦等镇静剂。这些药物干预措施帮助其他几位 MCS 患者恢复了沟通能力，无论是间歇性的还是作为更持久康复的一部分。与 DBS 方法类似，已知这些化合物可以激活整个前脑内侧环路的神经元。

相比之下，玛吉例证了第二类患者——他们的大脑运动输出系统受到非常严重的损伤，但皮质丘脑系统内的损伤较轻——他们可能更有机会恢复可靠的沟通能力，因为他们保留了更多的隐蔽认知功能。我们中的一位（希夫）提出了术语“认知运动分离” (CMD) 来描述他们。这些患者符合昏迷、植物人状态或微意识状态的行为标准，但当使用 fMRI 或 EEG 进行评估时，他们表明他们可以通过想象动作和产生特定的大脑活动模式来遵循指令。

更重要的是，这些测试无法完全揭示认知能力。这些患者无法像闭锁综合征患者那样发起沟通、提问或进行对话。但最近对睡眠和觉醒状态期间的 EEG 活动以及脑代谢活动的研究有力地支持了这样一种观点，即 CMD 患者的大脑功能更接近于健康对照组受试者和闭锁综合征患者，而不是只能间歇性地沟通或遵循运动指令的微意识患者。

像玛吉这样的 CMD 患者，他们的认知能力与他们的运动功能分离，提出了最深刻的伦理挑战。前脑内侧环路的损伤，尤其是中央丘脑的损伤，会导致保持警觉和维持注意力的能力波动，这可能会使休眠的认知资源无法触及。很难评估这些患者的意识，并弄清楚如何重建双向沟通。

重新融合的权利

像玛吉这样的患者需要的不仅仅是生理上的重新融合才能康复。他们还需要社会的重新融合。目前，我们在医疗保健系统中隔离残疾的有意识个体，对待他们好像他们没有意识，并剥夺他们参与公民社会的机会。但这种机会是他们根据我们现行法律享有的基本人权。《美国残疾人法案》和《联合国残疾人权利公约》都声明，残疾人有权最大限度地融入社会。

隔离是一个强烈的词，我们谨慎地使用它。对于肢体残疾，它可能意味着由于缺少坡道而无法进入公共场所。对于意识障碍，它是剥夺了声音，这无异于意识的替代品。除非我们为意识障碍患者恢复某种形式的功能性沟通，否则他们无法重新融入社区。请注意同源词——沟通和社区。一个促成另一个，并帮助意识障碍患者回到他们的家和家庭的中心。

物理学家兼小说家 C. P. 斯诺曾说过，“科学家们骨子里就有未来。” 在考虑 CMD 患者的治疗干预措施时，我们必须向前看。他们变化的觉醒和注意力水平意味着他们可能难以使用标准的辅助沟通技术。但在她去世之前，玛吉已经顺利地使用了一个带有高分辨率、快速闭路摄像头的系统，该系统通过快速听觉反馈改善了她的学习，并实现了一些沟通，她产生了向下看的眼球运动。这与她以前的情况相比是真正的进步，但这只是朝着与外部世界进行可靠互动迈出的一小步。

我们预计，现在与闭锁患者一起使用的更快、更可靠的反馈技术将能够帮助一些 CMD 患者进行可靠的沟通。一旦这些患者中的哪怕一位跨越了这个门槛，那也将是意义非常重大——甚至是历史性的。在那个时刻，孤立、隔离和沉默将不再是他们的困境；对于长期以来权利受到限制的患者来说，权利将随之而来。

意识障碍

昏迷
许多严重的情况——从中毒到心脏病发作到脑损伤——都可能导致昏迷，昏迷可能是作为一种保护神经元免于死亡的方式而进化出来的。昏迷患者不会睁开眼睛或对刺激（甚至是疼痛的刺激）做出反应。他们也没有睡眠-觉醒周期。他们不表现出认知或运动功能。

植物人状态
昏迷患者可以发展为植物人状态，在这种状态下，他们间歇性地睁开眼睛，但仍然没有认知或运动功能。尽管许多患者确实从植物人状态中苏醒过来，但在 3 个月到 1 年后，根据潜在原因的不同，植物人状态被认为更有可能是永久性的。

微意识状态
进入微意识状态的患者开始表现出转瞬即逝的意识迹象。他们有时可以遵循指令、做手势或表现出其他非反射行为。例如，他们可能会在适当的时候微笑或大笑，或者回应自己的名字。

认知运动分离
这个拟议的类别将适用于一部分患者，这些患者看起来处于昏迷或植物人或微意识状态，但在通过脑成像或类似技术检查时，表现出清晰的认知活动。如果没有允许此类患者回应和发起对话的双向沟通渠道，就不可能衡量他们的意识水平。

意识模糊状态
当人们恢复意识时，他们可能会经历意识模糊状态，在这种状态下，他们看起来迷失了方向。这些患者的认知功能范围有限，但尚无法使用标准的神经心理测量方法进行正式测试。

闭锁综合征
在这种情况下，人们具有正常的意识，但存在严重的运动障碍，限制了他们的沟通能力。正如回忆录和电影《潜水钟与蝴蝶》所闻名的那样，一些闭锁综合征患者可以使用编码的眼球运动进行交流，但新的脑机接口技术可能会为他们提供改进的选择。这些患者很少恢复任何运动控制能力。