大多数学者关注的是意识的物质基础,他们都是皮层沙文主义者。他们专注于构成大脑顶部的两个皮层半球。据说知觉、行动、记忆、思想和意识都源于此处。
毫无疑问,任何一种有意识的知觉体验的巨大特异性——例如拔除右下智齿后插槽的阵阵疼痛、似曾相识的熟悉感、突然理解的顿悟体验、高山远景的蔚蓝色、阅读又一次自杀式爆炸事件时的绝望——都是由同步皮层神经细胞及其在皮层卫星(丘脑、杏仁核、屏状核和基底神经节)中的相关靶点的联合介导的。皮层神经元群是构建每一种特定丰富而生动的体验内容的要素。然而,只有当代表和处理这种内容的基本基础设施完好无损时,才能提供内容。而这正是大脑中不太引人注目的区域,即深处的地下墓穴,发挥作用的地方。
当意识离开时
神经病学中的一个普遍观察是,大块皮层组织(尤其是所谓的沉默额叶)的损伤可能导致特定意识内容的丧失,但不会对受害者的行为造成大规模损害。患者可能无法看到颜色,或者可能无法识别熟悉的面孔,但在日常生活中应对良好。但是,脑干和丘脑部分(特别是如果它们同时发生在左右两侧)中糖块大小的组织破坏可能会使患者昏迷、昏睡或无法发挥功能。车祸、药物或酒精过量、驾车枪击、溺水、中风——所有这些事件都可能导致意识永久丧失。
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特里·夏沃就是一个典型的例子。她在生命维持系统上维持了15年,直到法院下令结束她的生命,她一直处于永久性植物人状态(VS),脑电图(脑电图仪)读数平坦,表明她的皮层已经停止工作。这些人没有表现出高于脑干介导反射水平的明显行为反应。双向信号,例如,点头回应问题“您感到疼痛吗?”是不可能的。不太严重的脑损伤会导致微意识状态(MCS)。尽管患者仍然残疾,卧床不起并依赖饲管,但仍会发生某种形式的交流,尽管断断续续且常常不一致。患者可能能够用手势交流或用眼睛跟随。他们对自己状况和环境的意识受损且断断续续。
VS和MCS并非罕见。在美国,多达25万人常年在临终关怀医院和疗养院处于这种不稳定状态,这对许多人来说是沉重的医疗和情感负担。这种灾难是重症监护技术进步的悖论性结果——机械呼吸机、医疗后送直升机、急诊室护士和医生,以及现代医药宝库。借助这些工具,可以将受害者从死亡边缘拉回来。对于大多数人来说,这种命运是一种祝福,但对于某些人来说,这可能是一种诅咒。
鉴于受影响人数众多,您可能会认为正在开展大规模、联邦协调的研究工作,以促进修复受损大脑的技术。但您就错了。由于多种原因,整个社会都忽视了这一人群。
引发回归
现在,一些勇敢的先驱者正在寻找创新的方法来提供帮助。他们选择的技术是脑深部刺激(DBS)。这种方法作为改善帕金森病症状的一种方法,已广为人知。电极植入到丘脑正下方的区域,丘脑是位于大脑中心呈鹌鹑蛋状的结构。当电流接通时,这种运动障碍的僵硬和震颤会立即消失。
在过去的15年中,东京日本大学医学院的神经外科医生山本贵光及其同事刺激了VS和MCS患者的丘脑髓板内核(ILN)的部分。之所以将这些区域作为目标,是因为它们参与产生唤醒并控制整个皮层的广泛活动。事实上,根据已故南加州大学神经外科医生约瑟夫·博根的说法,ILN是意识绝对必不可少的唯一结构。
当以这种方式刺激ILN时,患者会立即做出反应:他们睁开眼睛,瞳孔放大,发出无意义的声音,血压升高,脑电图活动去同步化。这种唤醒反应本身没有治疗作用,也不能预测康复。但这种刺激的长期效果令人鼓舞:21名患者中有8名从无反应的VS过渡到更具沟通能力的MCS状态,5名接受刺激的MCS患者摆脱了卧床不起的状态,其中4名能够重返家园享受生活。然而,由于山本专门针对患者受伤后三到六个月之间的治疗,因此很可能至少其中一些患者即使不进行干预也会自发康复。
此外,任何类型的DBS都不太可能对最严重的患者(例如永久性VS患者)有益。作为历史记录,夏沃参加了早期的一项脑刺激试验,但无济于事。
然而,最近对一名MCS患者进行的明智的病例研究直接证明了DBS的有效性。该研究由纽约市威尔康奈尔医学院的尼古拉斯·D·席夫、新泽西州爱迪生市JFK约翰逊康复研究所的约瑟夫·T·贾奇诺和凯瑟琳·卡尔玛以及俄亥俄州克利夫兰诊所组建的多机构神经学家、神经外科医生、神经科学家和伦理学家团队进行。这位38岁的患者因袭击而遭受严重的脑外伤。经过最初的改善后,他的病情稳定下来,并且在接下来的六年里没有发生实质性变化。该个体具有MCS的特征模式:最小的运动控制,主要是自主眼球运动,以及偶尔的单字或其他发声;他甚至无法用嘴进食。
在患者左右ILN前部植入两个电极并在术后恢复两个月后,患者接受了11个月的断断续续的DBS治疗。结果是该男子的意识和运动控制显着改善。当DBS开启时,患者可以进行手和手臂运动,并且可以咀嚼和吞咽自己的食物,这是提高他生活质量的重要一步。最引人注目的是,他可以通过手势、单词以及有时是简短的句子进行交流。其中一些活动取决于持续的电刺激,这意味着DBS对认知和运动技能具有直接的因果效应。此外,近一年的DBS治疗改善了患者大脑的整体功能,因为即使在DBS关闭时,一些有益效果仍然存在。换句话说,该治疗既具有持续的短期益处,又具有缓慢积累的长期延续效应。
正如席夫及其同事警告的那样,一次成功的干预并非经过验证的疗法,也不是MCS的治愈方法。MCS是一种非常多样的综合征,是否会发生任何改善以及在什么时间尺度上发生,将取决于许多因素,例如损伤的严重程度和分布、患者的整体状况等等。但是,如果这种改善得到复制,则表明基础神经科学的进步,结合适当的假肢技术,可能会恢复大脑中的运动功能和支持意识的机制。