《環(huán)球科學(xué)》雜志社供圖

《環(huán)球科學(xué)》雜志社供圖

《環(huán)球科學(xué)》雜志社供圖

昏迷病人無法對(duì)外界刺激做出反應(yīng)，看上去早已失去了意識(shí)。但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)他們大腦深處潛藏著隱匿的意識(shí)，這很可能是他們能否蘇醒甚至康復(fù)的關(guān)鍵。

1.神秘的昏迷

一個(gè)醫(yī)療小組圍在瑪麗亞·馬祖爾克維奇（Maria Mazurkevich）的病床四周，所有的目光都聚焦在她身上——而她卻什么都沒做。7月里炎熱的一天，30歲的馬祖爾克維奇被哥倫比亞大學(xué)紐約長老會(huì)醫(yī)院收治入院。在入院前數(shù)日，她在家中突然喪失了意識(shí)。起因是大腦血管破裂，出血區(qū)域?qū)λ竽X的關(guān)鍵區(qū)域造成巨大壓迫。彼時(shí)，醫(yī)院神經(jīng)重癥監(jiān)護(hù)室的醫(yī)護(hù)小組正在尋找能表明馬祖爾克維奇可以聽到他們的任何跡象。她當(dāng)時(shí)還需要機(jī)械呼吸機(jī)輔助呼吸，生命體征平穩(wěn)，但沒表現(xiàn)出任何具備意識(shí)的跡象。

馬祖爾克維奇的父母也在她的病床邊問道：“我們能和女兒說話嗎？她聽到我們說話了嗎？”但她好像什么都不知道。在兩位作者中，克拉森醫(yī)生是馬祖爾克維奇醫(yī)療小組的成員。當(dāng)他要求馬祖爾克維奇睜開眼睛、舉起兩根手指或者動(dòng)動(dòng)腳趾時(shí)，她一動(dòng)不動(dòng)。她的雙眼也不會(huì)跟隨視覺線索移動(dòng)。然而，她的親人仍認(rèn)定她還“在那里”。

馬祖爾克維奇確實(shí)“在”。醫(yī)療小組給她做了腦電圖（EEG）——通過在頭部放置傳感器來監(jiān)測大腦的電活動(dòng)，同時(shí)要求她“持續(xù)開合右手”，然后“停止開合右手”。盡管馬祖爾克維奇的手沒有任何動(dòng)作，但在兩種命令下，她的大腦活動(dòng)模式表現(xiàn)出了差異。大腦的反應(yīng)清楚地表明，她察覺到了這些指令，并發(fā)現(xiàn)這兩種指令是不同的。此后大約過了一周，她的身體開始跟上大腦的步伐。伴隨著細(xì)微的反應(yīng)，馬祖爾克維奇開始漸漸蘇醒過來。不到一年，她幾乎完全康復(fù)了，身體和認(rèn)知能力都沒有出現(xiàn)重大缺陷?，F(xiàn)在，她已經(jīng)成為一名藥劑師。

2.隱匿的意識(shí)

馬祖爾克維奇的經(jīng)歷展示了“隱匿意識(shí)”（covert consciousness）的存在：一種大腦能在一定程度上表現(xiàn)出理解外部世界、身體卻沒有反應(yīng)的狀態(tài)。當(dāng)醫(yī)生使用先進(jìn)的腦成像方法或復(fù)雜的腦電活動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，對(duì)表現(xiàn)為昏迷或其他無反應(yīng)狀態(tài)的病人進(jìn)行評(píng)估時(shí)，高達(dá)15%~20%的病人能表現(xiàn)出具備隱匿意識(shí)的跡象。但多數(shù)能探測到隱匿意識(shí)的技術(shù)和方法，直到近期才得到完善。

這些方法正在改變我們對(duì)昏迷和其他意識(shí)障礙疾病的理解。而我們在哥倫比亞大學(xué)的研究也表明，對(duì)于早期就發(fā)現(xiàn)擁有隱匿意識(shí)的病人，最終能完全恢復(fù)意識(shí)和認(rèn)知功能的可能性更高。如果是在幾十年前，這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)讓絕大多數(shù)神經(jīng)科醫(yī)生和神經(jīng)科學(xué)家大吃一驚。由此可見，識(shí)別這種隱藏的意識(shí)狀態(tài)，以及研發(fā)如何與處在這種狀態(tài)的病人交流的方法極為重要。

昏迷病人的標(biāo)準(zhǔn)定義為無意識(shí)、無法被喚醒、沒有任何知覺或與外界環(huán)境互動(dòng)的跡象。與處于深度睡眠中的人相比，由嚴(yán)重腦損傷導(dǎo)致昏迷的病人可能看起來并沒有差別，只是大多數(shù)昏迷的病人不能自主呼吸，需要依靠呼吸機(jī)和人工氣道的輔助。

一些人認(rèn)為陷入昏迷很容易恢復(fù)，或者反之，認(rèn)為昏迷后，人就進(jìn)入了一種“活死人”狀態(tài)——這兩種極端的認(rèn)知都是錯(cuò)誤的。對(duì)于這種現(xiàn)象，電影、小說等作品對(duì)于昏迷的通俗描述或許應(yīng)該承擔(dān)一部分責(zé)任。例如，在電影《殺死比爾》中，烏瑪·瑟曼飾演的新娘突然從長期昏迷中醒來，在沒有任何喂養(yǎng)管輔助進(jìn)食的情況下，她看起來營養(yǎng)充足、狀態(tài)良好，在數(shù)小時(shí)內(nèi)就完全恢復(fù)了體力。然而，現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)比電影情節(jié)更具挑戰(zhàn)性，昏迷病人漫長的康復(fù)之路，總是伴隨著各種頻發(fā)的醫(yī)療并發(fā)癥、身體機(jī)能退化等問題。他們恢復(fù)的進(jìn)程在緩慢地小步前進(jìn)，但也不得不走上許多回頭路。嚴(yán)重腦損傷后昏迷的病人通常需要留置胃管以獲取營養(yǎng)，接受氣管切開術(shù)以通過頸部的人工氣道呼吸，而后還要經(jīng)歷數(shù)周至數(shù)月的康復(fù)階段。但身體恢復(fù)的過程總是多變且不可預(yù)測，即使對(duì)于像馬祖爾克維奇一樣最終恢復(fù)生活自理能力的人來說，也是如此。另一方面，對(duì)昏迷病人過于悲觀的看法也是不準(zhǔn)確的，人們可能會(huì)認(rèn)為所有這類病人都注定無法從昏迷中蘇醒，直到最終離世，或者他們即使活下來也會(huì)伴有嚴(yán)重殘疾。但對(duì)于一些病人而言，即便經(jīng)歷了長時(shí)間昏迷，他們?nèi)杂锌赡芑謴?fù)意識(shí)、溝通能力甚至生活自理能力。

隨著時(shí)間的推移，醫(yī)學(xué)界對(duì)昏迷和意識(shí)的看法已經(jīng)發(fā)生改變。在20世紀(jì)60年代，神經(jīng)內(nèi)科和神經(jīng)外科醫(yī)生注意到，一些昏迷的病人睜開了眼睛，但沒有表現(xiàn)出與周圍環(huán)境的交互。許多此類病人一直保持這種狀態(tài)直至離世，這使得一些臨床醫(yī)生認(rèn)為，一旦以這種方式失去意識(shí)，就不可能再恢復(fù)。

然而，在20世紀(jì)90年代，關(guān)于“永久性”植物狀態(tài)的病人恢復(fù)意識(shí)的報(bào)道開始出現(xiàn)在醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中。不同于昏迷，在植物狀態(tài)下的病人可以睜閉雙眼，但他們?nèi)匀粺o法做出自主反應(yīng)。這些報(bào)道推動(dòng)神經(jīng)重癥監(jiān)護(hù)和康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展出了更精細(xì)的分類，比如微意識(shí)狀態(tài)。這一狀態(tài)的特征是具備非言語反應(yīng)，比如用眼睛追蹤物體，或間歇性遵從指令。醫(yī)生發(fā)現(xiàn)，病人的預(yù)后與所處的這些狀態(tài)有關(guān)。例如，從植物狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒁庾R(shí)狀態(tài)的病人進(jìn)一步康復(fù)的可能性更大。

在重癥監(jiān)護(hù)室，能及早發(fā)現(xiàn)并預(yù)測意識(shí)恢復(fù)往往是生死攸關(guān)的問題。因?yàn)橥ǔ＜覍傩枰诓∪耸軅蟮?0~14天內(nèi)決定繼續(xù)還是停止生命維持治療——此時(shí)外科手術(shù)是支持長期輔助呼吸和臨床營養(yǎng)的必要治療方法。此外，對(duì)于隱匿意識(shí)的診斷還可能會(huì)影響照護(hù)目標(biāo)、疼痛管理、臨床醫(yī)生和家屬的床旁診療操作和護(hù)理行為、抑郁和焦慮管理等相關(guān)的臨床決策。

3.理解和診斷

那么對(duì)于臨床醫(yī)生和病人家屬，要如何理解隱匿意識(shí)呢？我們可以從閉鎖綜合征的視角來了解一些概念。閉鎖綜合征的病人可能保留了正常或接近正常的認(rèn)知，但無法支配身體執(zhí)行大多數(shù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。這一病癥說明了僅基于運(yùn)動(dòng)功能去判斷意識(shí)、思維能力和情緒表現(xiàn)的局限性。1966年，神經(jīng)病學(xué)家弗雷德·普拉姆和杰羅姆·波斯納在他們的專著《昏迷和木僵的診斷》（The Diagnosis of Stupor and Coma）中創(chuàng)造了術(shù)語“閉鎖”。他們將大仲馬的經(jīng)典作品《基督山伯爵》中的諾瓦蒂?！さ隆ぞS爾福描述為“一具有著靈動(dòng)雙眸的尸體”。在臨床實(shí)踐中，閉鎖綜合征的病人通常無法移動(dòng)他們的四肢，但許多人可以穩(wěn)定地控制他們的眼球上下移動(dòng)，從而響應(yīng)口頭指令。一些病人也能眨眼或者做出其他細(xì)微的面部運(yùn)動(dòng)。

以閉鎖狀態(tài)生活的體驗(yàn)，被《ELLE》雜志的編輯讓-多米尼克·博比生動(dòng)地描繪了出來。1995年，讓-多米尼克·博比突發(fā)中風(fēng)，中風(fēng)阻斷了從大腦運(yùn)動(dòng)皮層到脊髓和四肢的信號(hào)傳遞，也導(dǎo)致他失去了說話和移動(dòng)四肢的能力。此后，他開始用眼球的移動(dòng)來與他的語言治療師交流，并撰寫了一本回憶錄——《潛水鐘與蝴蝶》（于1997年出版）。這本書捕捉到了閉鎖綜合征病人可能會(huì)經(jīng)歷的恐懼、挫折和希望。值得一提的是，一些處于閉鎖綜合征狀態(tài)的病人曾述說自己的生活很有意義。

而隱匿意識(shí)狀態(tài)的病人完全喪失了外在的運(yùn)動(dòng)反應(yīng)，遠(yuǎn)甚于閉鎖綜合征的病人。但這并不意味著他們也喪失了內(nèi)心世界。2006年，美國西安大略大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家阿德里安·M.歐文和同事檢測了一名有嚴(yán)重創(chuàng)傷性腦損傷的年輕女性，該病人擬診為植物狀態(tài)。醫(yī)療團(tuán)隊(duì)使用功能性磁共振成像（fMRI）掃描對(duì)她進(jìn)行了評(píng)估，該技術(shù)是通過追蹤大腦中的血液動(dòng)力反應(yīng)來顯示腦中的激活區(qū)域。在掃描過程中，臨床醫(yī)生要求她想象自己正在打網(wǎng)球或正走過自己的房間。令歐文和同事驚訝的是，這位女士的大腦活躍程度與健康志愿者相當(dāng)。而對(duì)比網(wǎng)球任務(wù)與步行任務(wù)，她的大腦活動(dòng)模式也表現(xiàn)出兩種不同的狀態(tài)，這表明她可以有意識(shí)地改變自己的大腦活動(dòng)模式。

此后，臨床醫(yī)生在世界各地的病人中發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了隱匿意識(shí)的存在，而這些病人有著不同類型的腦損傷。2017年，麻省總醫(yī)院重癥監(jiān)護(hù)室接收了一批嚴(yán)重腦損傷病人，他們看起來對(duì)外界毫無知覺，但臨床醫(yī)生卻在他們身上同樣發(fā)現(xiàn)了隱匿意識(shí)。這表明隱匿意識(shí)不僅會(huì)發(fā)生在病人昏迷數(shù)周之后，也可能發(fā)生在近期受傷的急性期病人身上。為了診斷隱匿意識(shí)狀態(tài)，臨床醫(yī)生使用不同的行為任務(wù)，比如要求病人開合雙手，或者想象自己正在游泳，同時(shí)他們借助腦電圖或功能性磁共振成像記錄病人在執(zhí)行這些任務(wù)時(shí)的腦響應(yīng)。盡管使用的方法有所不同，但世界各地的多個(gè)研究小組已經(jīng)能再現(xiàn)這些腦響應(yīng)。具有隱匿意識(shí)的病人在被要求移動(dòng)身體部位或想象做某項(xiàng)活動(dòng)時(shí)，可以有意地改變他們的大腦模式。但從表象上看，他們的身體并沒有表現(xiàn)出任何試圖完成指示運(yùn)動(dòng)的跡象。

然而，我們對(duì)這種認(rèn)知功能超過運(yùn)動(dòng)表達(dá)的狀態(tài)仍然知之甚少，而腦電圖和功能性磁共振成像技術(shù)也都有局限性。這些方法可能無法在一些后來恢復(fù)意識(shí)的病人中檢測到有意的大腦活動(dòng)。同時(shí)，這兩種技術(shù)還可能受到鎮(zhèn)靜藥物的干擾，而鎮(zhèn)靜藥物是保障大多數(shù)危重病人安全或舒適的前提。此外，功能性磁共振成像通常需要一個(gè)專門的機(jī)房。這意味著，想要做磁共振掃描，就需要將身體狀況不穩(wěn)定的病人從重癥監(jiān)護(hù)病房轉(zhuǎn)移到機(jī)房中，這一過程很可能會(huì)置他們于危險(xiǎn)之中。還有一個(gè)問題是，磁共振成像的重復(fù)測量過程并不容易，因此它只能提供短時(shí)間內(nèi)病人意識(shí)水平的快照。腦電圖的設(shè)備倒是可以經(jīng)常放在病床旁進(jìn)行檢測，它能在不同的時(shí)間內(nèi)捕捉意識(shí)水平的快照——但是這種方法也有不足。重癥監(jiān)護(hù)室里其他醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的電子噪聲會(huì)影響腦電圖讀取到的信號(hào)，導(dǎo)致測試反映的是偽跡而不是真實(shí)腦活動(dòng)。

盡管這兩種方法仍然需要改進(jìn)，但已有充分的證據(jù)表明它們可以用來診斷隱匿意識(shí)，它們也已經(jīng)在美國（2018年）和歐洲（2020年）的臨床指南中得到認(rèn)可。如我們研究小組在2019年發(fā)表的工作所展示的（2022年也再度證實(shí)），如果能在病人腦損傷后的早期探測到隱匿意識(shí)的存在，就可以預(yù)測病人在隨后也能出現(xiàn)意識(shí)恢復(fù)的表現(xiàn)。預(yù)測還可以具體到行為的恢復(fù)、長期功能的恢復(fù)以及恢復(fù)的速度。而在此類研究突飛猛進(jìn)的基礎(chǔ)上，一群科學(xué)家于2019年共同發(fā)起了“昏迷治愈行動(dòng)”。這是一個(gè)由神經(jīng)重癥監(jiān)護(hù)學(xué)會(huì)牽頭的國際合作項(xiàng)目，旨在引導(dǎo)醫(yī)療資源和公眾關(guān)注這一疾病，達(dá)成研發(fā)促進(jìn)意識(shí)恢復(fù)新療法的目標(biāo)。

神經(jīng)病學(xué)家正嘗試開發(fā)一種測試手段，用來判斷哪些病人可能處于隱匿意識(shí)狀態(tài)，從而為選出的病人做進(jìn)一步的腦電圖和功能性磁共振檢測。雖然世界各地的實(shí)驗(yàn)室正在努力開發(fā)這種篩查方法，但進(jìn)展緩慢。這是因?yàn)殡[匿意識(shí)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和功能性機(jī)制尚不明確，臨床醫(yī)生無法明確具體需要尋找些什么。最近的研究表明，腦損傷切斷了丘腦——一個(gè)在身體和大腦之間傳遞運(yùn)動(dòng)信號(hào)和感覺信息的區(qū)域——與負(fù)責(zé)高級(jí)認(rèn)知功能的大腦皮層之間的聯(lián)系，這可能是造成這種情況的原因。然而，導(dǎo)致病人運(yùn)動(dòng)功能障礙、同時(shí)卻具有隱匿意識(shí)的，可能并非單一類型的損傷，而是多部位出現(xiàn)的多種損傷的組合。嚴(yán)重腦損傷病人的意識(shí)水平會(huì)經(jīng)常波動(dòng)，也使得檢測隱匿意識(shí)的臨床工作進(jìn)一步復(fù)雜化。這種意識(shí)水平的波動(dòng)意味著單次評(píng)估可能會(huì)遺漏重要的信號(hào)，因此病人可能需要接受多次測試。

4.與昏迷者溝通

基于最近有關(guān)隱匿意識(shí)的發(fā)現(xiàn)，研究人員正試圖借助腦機(jī)接口設(shè)備與這些病人重新建立聯(lián)系并進(jìn)行溝通。當(dāng)醫(yī)生要求病人在電腦屏幕上移動(dòng)鼠標(biāo)光標(biāo)時(shí)，這些設(shè)備可以記錄病人大腦的電活動(dòng)。通過“訓(xùn)練”，計(jì)算機(jī)將“學(xué)習(xí)”識(shí)別病人試圖向左、向右、向上或向下移動(dòng)光標(biāo)時(shí)腦中產(chǎn)生的生理信號(hào)。一旦訓(xùn)練完成，腦機(jī)接口設(shè)備就可以通過識(shí)別大腦模式來幫助病人用意念控制光標(biāo)。這些病人甚至可以用這種方法來選擇字母，實(shí)現(xiàn)拼寫出單詞。

顯然，腦機(jī)接口設(shè)備將是隱匿意識(shí)病人與外部世界溝通的理想途徑。但若想使用這種技術(shù)，還需要克服巨大的挑戰(zhàn)，特別是對(duì)那些急性腦損傷病人而言。這些病人的持續(xù)注意能力可能已受到損傷，因此長時(shí)程的腦機(jī)接口訓(xùn)練通常不太可行。此外，重癥監(jiān)護(hù)室繁忙嘈雜的環(huán)境也不是進(jìn)行腦機(jī)接口訓(xùn)練的理想場地?；氐奖疚拈_篇描述的案例，盡管馬祖爾克維奇具有隱匿意識(shí)，而且她最終恢復(fù)情況極好，但她在當(dāng)時(shí)也沒能激活腦機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)與醫(yī)療團(tuán)隊(duì)或家人的溝通。

事實(shí)上，隱匿意識(shí)病人與外界的溝通也可以通過功能性磁共振成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)。幾年前，美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的認(rèn)知心理學(xué)家馬丁·蒙蒂曾研究過一組無行為反應(yīng)的病人，他嘗試用磁共振成像法判斷他們是否具備隱匿意識(shí)。蒙蒂想探究的是，通過識(shí)別不同的功能性磁共振激活模式，判斷病人是不是可以準(zhǔn)確地回答出“是”或“否”。這項(xiàng)工作需要實(shí)時(shí)地分析成像數(shù)據(jù)，因此需要協(xié)調(diào)大量不同種類的技術(shù)。參考?xì)W文在2006年的研究，蒙蒂也讓病人想象自己正在打網(wǎng)球或者正走過自己的公寓。不同之處在于，蒙蒂并非單純地尋找大腦活動(dòng)的信號(hào)，他更想知道病人對(duì)問題的理解能力是否好到可以做出準(zhǔn)確的應(yīng)答。他告訴病人，如果一個(gè)問題的答案為“是”，那么就想象自己正在打網(wǎng)球；如果答案為“否”，那么就想象正走過自己的家。最終，蒙蒂在研究對(duì)象中識(shí)別出一位能使用這種方案進(jìn)行穩(wěn)定交流的病人——他創(chuàng)建了一種大腦活動(dòng)模式用于回答“是”，另一種模式用于回答“否”。盡管對(duì)于這一方案能否擴(kuò)展到更廣泛的應(yīng)用還存在疑問，但他的研究表明，與處于隱匿意識(shí)狀態(tài)的病人進(jìn)行溝通是可能的。

若想進(jìn)一步改善與隱匿意識(shí)病人的溝通，需要在床旁使用可靠的工具來識(shí)別他們。目前，許多研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)更先進(jìn)的溝通技術(shù)，比如腦電圖技術(shù)，因?yàn)樗菀准{入重癥監(jiān)護(hù)室的臨床常規(guī)中。而在使用腦機(jī)接口設(shè)備時(shí)，也可以結(jié)合大腦活動(dòng)信號(hào)之外的生物信號(hào)，比如心率，這樣就可以通過算法解碼病人控制計(jì)算機(jī)的意圖，提高識(shí)別的準(zhǔn)確性。

對(duì)隱匿意識(shí)的診斷和探索，除了能解決救護(hù)危重病人這一緊迫的問題外，還具有探索人類心智的潛力。意識(shí)是我們之所以為人這種體驗(yàn)的根本，但在隱匿意識(shí)狀態(tài)下，意識(shí)與行為卻是分離的。那么隱匿意識(shí)病人的內(nèi)在精神生活是什么呢？可以說，對(duì)隱匿意識(shí)的檢測從根本上影響了我們對(duì)個(gè)體人格和自主性的抽象理解。目前，我們還無法通過腦機(jī)接口與隱匿意識(shí)病人進(jìn)行深入交流。而迄今為止，那些恢復(fù)了溝通能力的隱匿意識(shí)病人在之后接受采訪時(shí)，都表示不記得有隱匿意識(shí)的經(jīng)歷。比如，馬祖爾克維奇并不能回憶起她在重癥監(jiān)護(hù)室昏迷那段時(shí)間里的任何事情。因此在很大程度上，隱匿意識(shí)的經(jīng)歷仍然是一個(gè)謎。

但不管隱匿意識(shí)的發(fā)生機(jī)制如何神秘，醫(yī)生都必須利用所有可用的技術(shù)和資源，在那些似乎沒有任何反應(yīng)的病人身上尋找是否有意識(shí)存在，這是對(duì)醫(yī)生的道德約束，它并不神秘。在“昏迷治愈行動(dòng)”的引導(dǎo)下，增加獲取這些技術(shù)和資源的機(jī)會(huì)已是醫(yī)學(xué)界的一個(gè)基本目標(biāo)和挑戰(zhàn)。有了這些工具，我們可以期待一個(gè)所有隱匿意識(shí)病人都能為自己發(fā)聲的未來。

（撰文：揚(yáng)·克拉森（Jan Claassen）、布賴恩·L.埃德洛（Brian L.Edlow））

（本文譯者臧迪，是復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科的博士生，研究方向?yàn)橐庾R(shí)缺失狀態(tài)的神經(jīng)基礎(chǔ)、意識(shí)障礙的神經(jīng)影像診斷與神經(jīng)調(diào)控治療）

（《環(huán)球科學(xué)》雜志社供稿）