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当我们看到一位朋友嘴巴大张、眉毛扬起，急切地指着一位仅戴一顶大礼帽、骑着单轮车在闹市穿行的裸男时，我们完全清楚朋友脑子里想的是什么，而且毫不费力就能知道他是清醒的，意识也是正常的。但我们也很容易忘记，这只是一种间接的评估方法：他的手势或表情只不过是他大脑活动的输出，而不是大脑活动或意识的本身。如果某个人的大脑受损，其大脑与身体之间的连接遭到破坏，干扰了他的运动能力，那么我们就无法再从他的身体语言中有效地推断出他的意识。同样，因为一个人完全瘫痪，我们就断定他没有意识了，这也是毫无根据的。当然，我们几乎不用去担心这个问题。但是，如果病人处于植物人或类似状态，我们就真的要担心这个问题了，而且，无论你的行为评定量表做得多么标准和细致，都无法解决这个问题。
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阿德里安·欧文（Adrian Owen）是我读博时的主要导师，在我成为科学家后的许多年里，他还一直是我的老板。在研究生涯的大部分时间里，他都在探索怎样用更先进、更直接的办法来测量这类病人大脑内的意识水平，我偶尔会给他做助手。这位长着一头姜黄色头发的男人魅力超凡，风趣幽默，极像梵高。欧文将大脑扫描仪作为一个强大的工具来探测处于植物人状态的病人的意识水平。已经证实的是，对于某些病人来说，这些新兴的技术比行为观察要灵敏得多。
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欧文最近组织了一项大规模研究，包括41位处于植物人状态或处于微意识状态的病人。欧文及其团队将病人放入功能性磁共振成像扫描仪中，然后让他们通过耳机听取各种声音。这些声音的复杂程度各不相同。一开始让病人大脑处理的是随机噪声。接着是正常的语言，也就是标准的句子，如“她将秘密写进日记里”。最后是包含模棱两可的单词的句子，这也是让病人听取的声音中最难的，如“朝着坦克发射炮弹”。
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欧文首先观察每种声音激活的是病人大脑的哪一块区域，再将结果与那些身心健全的被试的大脑在处理相同任务后的结果进行对比。由此得出：认知处理可能具有四个水平，这些水平可以通过大脑的活动模式来加以区分：无法处理任何声音、能够处理随机声音、能够处理语音、能够处理单词的含义。令人惊讶的是，两个先前根据行为评分而被归入植物人状态的病人居然达到了最高水平，他们的大脑活动显示，他们可以处理所听到的单词的含义。所以，他们并不属于植物人，而有可能处于微意识或更好的状态。更令人激动的发现是：根据病人通过声音测试所达到的水平，就能很好地预测他们在未来6个月内能够恢复多少意识。
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这是一项具有开创意义的研究，有可能在未来数年内成为临床医生评估这类病人意识水平的重要工具。已有确凿证据表明，这项研究应该还有希望让某些类似的病症进一步好转。我们不妨回顾一下第3章中讲到的：全身麻醉的人是无法理解单词含义的，这种理解力是需要意识参与的。因此，这项研究中大脑活动所显示的对单词含义的理解充分暗示着意识的存在。这也合理地解释了为什么通过这项测试的病人能够进一步恢复意识。
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但是，这种数据并不能确切证明这些病人是有意识的，因为它们不够直接，而是间接推测出来的。从技术上看，即使这些病人的大脑能够很好地处理单词的含义，他们仍有可能是没有意识的。要想明确解答这一至关重要的问题，我们需要更具说服力的证据。
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欧文及其同事另辟蹊径，这项具有里程碑意义的研究提供给我们的就是这样的证据。欧文推断，如果这些病人能够展示决断力，如果他们能够自主听从他发出的复杂指令，那么不管医生的诊断是什么，都完全可以证明这些病人的确存在意识。2006年，他在一位遭遇车祸后进入植物人状态的23岁的女士身上验证了这个想法。那位女士成功地通过了上述的声音测试，对模棱两可的单词的反应也很活跃。但接下来，当她再一次进入扫描仪时，欧文要求她完成两项任务。他有时会让她想象打网球，有时则让她想象在自己家里的各个房间里巡视（回顾一下第1章，我的朋友马丁·蒙蒂对我做过类似的实验）。当欧文在研究她的大脑活动时，发现她对这两项指令的反应与那些身心健全的人在完成同样任务时的大脑反应并无分别。从这个发现中，他得出的唯一可能的结论就是：医生之前对她的诊断是错误的，她并没有进入植物人状态，而是完全有意识的。在那次扫描之后，她逐渐恢复，后来在一年不到的时间里，她就可以通过用脚踩按钮来回答“是”或“否”了。
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常规的临床诊断和大脑扫描仪显示的结果之间存在的这种差异颇为可观，尽管这种情况并不多见。在最近的一项研究中，欧文、马丁·蒙蒂及其同事证明，在那些貌似处于永久性植物人状态的病人中，仅有约17%的患者的大脑能够对想象性动作的指令做出恰当的反应。尽管如此，这个实验性方法仍然表明，在测量那些大脑严重受损的病人的意识水平时，大脑扫描有时比医生的临床评估要灵敏得多。此外，欧文认为，这项结果证明了某些看似处于永久性植物人状态的病人可能已经越过了中级的微意识状态，几乎具备了正常的意识水平。但是，由于他们的意识没有途径得以展示，所以被封锁在头脑里。
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由于功能性磁共振成像扫描仪价值不菲，而且无法随身携带，欧文的团队最近一直在试用脑电图仪。脑电图仪是一种更为切实可行的临床工具，它不仅比功能性磁共振成像扫描仪便宜得多，还能拿到床边来用。这一点很重要，因为想要移动这类病人是很困难的。尽管要用这个方法获得可靠的信号并不容易，但不管怎样，欧文及其同事已经用上述类似的指令实验向我们表明，这一方法可以用来证实某些看似植物人的病人其实是有意识的。
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贪婪的大脑：为何人类会无止境地寻求意义 通过大脑活动进行沟通
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上述方法可能意味着，有些外表看来完全丧失了意识的病人，实际上不仅有着清醒的意识，我们甚至可以通过大脑扫描仪与他们沟通。当马丁·蒙蒂在我身上做功能性磁共振成像扫描仪实验时，我通过想象环顾房间四周或打网球来回答他提出的“是”或“否”的问题。然后，他会从扫描仪获取到的大脑活动中读取我的答案。后来，在一位患者身上使用这个方法。这个患者是一个年轻的比利时男人，在遭遇车祸后的5年里，由于外表看似植物人，一直被归入植物人状态。当被询问他父亲的姓名以及其他几个私人问题时，从大脑活动的扫描中可以看出，他的大脑非常活跃，而且对前5个问题的回答都是正确的。这是一个令人惊讶的结果，与原先永久性植物人状态的诊断完全不一致。
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在这些研究中，照例需要强调的一点是，那些在扫描中出现的负面结果是很难解释的。比如，如果病人没有产生恰当的大脑活动，有可能是因为他在扫描仪中移动得太多，从而破坏了扫描结果。但是，如果病人通过了测试，无疑表明他是有意识的。而且，随着测试方法的改善，病人要想证明他们有意识和沟通能力，应该会变得更加容易。
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尽管这些方法与传统的临床手段并无关联，但我们完全有理由相信，这种状况在今后5年左右的时间里将会改变。尽管病人无法移动任何一块肌肉，但我们仍然可以采用一种常规的大脑测试方法让他们表达自己的想法和愿望，由此帮助他们传出他们急需发出的声音，也为焦虑不安的家属带来希望和信心。
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贪婪的大脑：为何人类会无止境地寻求意义 检查意识神经通路的完整性
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从本质上说，上述方法要在若隐若现的大脑活动中幸运地捕捉到意识交流的一瞬。但是，如果给病人做扫描那天没赶上好时候怎么办呢？比如说，病人在扫描时大部分时间在睡觉，但其实他通常是有意识的？或者，病人只有部分意识，但所有的神经元结构都显示他完全可以康复，这又该怎么办呢？运用较为间接的神经系统调查肯定会有好处，因为这种调查绕开了实时的意识或沟通问题。最有可能用于这些病人的间接方法包括：检查病人大脑的联结是否完整到可以支撑意识的地步；或者，大脑各个区域之间是否仍有沟通，并且反映出意识？这些方法尽管乏味，却比那些全靠病人听从指令的方法更为有效，而且还能提供更加可靠的康复预测。
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此外，鉴于今天的意识科学已经发展得较为成熟，人们完全可以利用有关意识和大脑的现有知识，来对永久性植物人状态进行准确的诊断测试。
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首先，我们都知道，作为大脑重要中转站的丘脑在意识活动中起着关键作用。尽管在维持我们丰富多彩的体验方面，丘脑可能不如前额叶-顶叶网络重要，但整个大脑皮层中信息的自由传递与组合都要经由丘脑，因此丘脑的正常运转对于意识的产生是必不可少的。正如在解剖扫描中看到的，丘脑的严重损伤明显标志着患者将会丧失意识，并且无望康复。但是，即使丘脑看似完整，它与大脑其余部位的联结并不一定还是正常的。因此，达维尼亚·费尔南德斯-埃斯帕乔（Davinia Fernandez-Espejo）、阿德里安·欧文及其同事最近采用了较新的磁共振成像扫描技术——弥散张量成像（Diffusion Tensor Imaging），以检查这类病人的丘脑与大脑其他部位的联结情况。结果发现，通过观察这些纤维通路的完整性，可以很好地诊断出病人是属于永久性植物人状态还是微意识状态，其准确率高达95%。这种方法的成功率远远高于我们通常采用的常规临床行为评估法。你可能还记得，后者的误诊率为43%，实属可悲。
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直接研究前额叶-顶叶网络的通路也是一个明确的研究目标，因为有大量证据表明这些通路是大脑产生意识的最关键部分。梅勒妮·博利（Melanie Boly）及同事运用复杂的神经影像技术来评估大脑的一个区域如何引发另一个区域的活动，结果证实，虽然处于永久性植物人状态的病人的前额叶皮层不会再对大脑后部的区域产生影响，但是，无论是处于微意识状态的病人还是意识健全的被试，他们的大脑区域之间仍然有着较为强烈和活跃的联系，也都有信息流出和流入前额叶皮层。
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还有一个有理论依据的方法——这回是源自信息整合理论——运用了第6章提及的经颅磁刺激脑电图技术，先是用经颅磁刺激仪对大脑皮层进行一小阵的刺激，然后用脑电图仪来监测皮层刺激的蔓延范围和持续时间。在那些醒着和有意识的被试的整个大脑皮层中，可以发现持久而活跃的活动，而当他们处于熟睡时，监测到的活动就只是局部的，而且持续时间很短。尽管这项研究目前仍处于早期阶段，但已被用来测量植物人患者残余的意识水平。
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