狄海波
通常說(shuō)的“植物人”也就是植物狀態(tài),始終吸引著普通人以及生命科學(xué)家的關(guān)注。用科學(xué)手段能否探明植物人真實(shí)存留的意識(shí)狀態(tài),不僅對(duì)科學(xué)破解意識(shí)之謎是個(gè)檢驗(yàn),亦有很大臨床價(jià)值。本文討論了尋求其中答案的途徑。
人類(lèi)歷史幾千年,心智(mind)問(wèn)題一直是哲學(xué)思辨的話(huà)題。到20世紀(jì)后期,哲學(xué)中有關(guān)心智的探討領(lǐng)域和研究心智的認(rèn)知心理學(xué)結(jié)合,其后再和研究腦的神經(jīng)科學(xué)結(jié)合,產(chǎn)生了新的生物學(xué)的心智科學(xué)。這門(mén)新科學(xué)遵循的總原則是:腦能進(jìn)行極為復(fù)雜的運(yùn)算,讓人產(chǎn)生對(duì)外部世界的覺(jué)知并集中注意以控制行為。心智是大腦運(yùn)行的一系列過(guò)程。人類(lèi)已開(kāi)始認(rèn)識(shí)到,21世紀(jì)科學(xué)面臨的核心挑戰(zhàn)是如何在生物學(xué)的意義上理解人類(lèi)心智。
意識(shí)是人類(lèi)最大的未解之謎,人們對(duì)意識(shí)的定義一直未能達(dá)成共識(shí)。大多數(shù)研究者把它看成不同場(chǎng)景下的不同心智狀態(tài),而非一個(gè)統(tǒng)一整體。近幾十年來(lái)達(dá)成的最大共識(shí)是認(rèn)為弗洛伊德當(dāng)年的觀點(diǎn)是對(duì)的:人類(lèi)心智中的無(wú)意識(shí)活動(dòng)遠(yuǎn)超出人們預(yù)想,而且這些無(wú)意識(shí)心智過(guò)程各不相同。弗洛伊德當(dāng)年將本能無(wú)意識(shí)定義為一個(gè)單一實(shí)體,包含了與暴力和性有關(guān)的情感、思維、沖動(dòng)及記憶之絕大部分。這些東西不在意識(shí)范圍內(nèi),但可影響人的行為和經(jīng)驗(yàn)。后來(lái)他增加了前意識(shí)無(wú)意識(shí)(后被稱(chēng)為自適應(yīng)無(wú)意識(shí))概念,指無(wú)覺(jué)知的信息加工,是自我的一部分。請(qǐng)?jiān)O(shè)想你見(jiàn)到某個(gè)熟人,馬上就知道是你認(rèn)識(shí)的人。整個(gè)過(guò)程進(jìn)行得極快,不存在能被本人意識(shí)到的思考環(huán)節(jié)。
用實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法來(lái)研究意識(shí)及無(wú)意識(shí)與腦的關(guān)系,正是生物學(xué)的心智科學(xué)中的一個(gè)關(guān)鍵課題,而有關(guān)植物人的研究歷來(lái)與意識(shí)探討相關(guān)聯(lián)。
關(guān)于意識(shí)和無(wú)意識(shí)的科學(xué)研究進(jìn)展
意識(shí)的操作定義
用科學(xué)方法研究意識(shí),首先要解決的問(wèn)題是如何在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)意識(shí)下操作定義。很多神經(jīng)科學(xué)家給出了意識(shí)的操作定義。比如沙德倫(M.N.Shadlen)和基安尼(R.Kiani)在2011年提出,意識(shí)狀態(tài)的產(chǎn)生機(jī)制接近于形式更簡(jiǎn)單的應(yīng)對(duì)環(huán)境的決策機(jī)制。德阿納(S.Dehaene)在2014年寫(xiě)的《意識(shí)和大腦:思想解碼》中,將意識(shí)狀態(tài)至少分三個(gè)層次。第一個(gè)層次是覺(jué)醒,指動(dòng)物和人所共有的睡眠一覺(jué)醒周期。覺(jué)醒是主觀意識(shí)的前提。早期研究者以為,從眼耳等外周感覺(jué)器官進(jìn)來(lái)的信息,經(jīng)腦干到達(dá)大腦皮層,使個(gè)體保持覺(jué)醒。這些信息一旦停止,人就進(jìn)入睡眠狀態(tài)。后來(lái)發(fā)現(xiàn)事情并非如此。1949年兩位科學(xué)家莫魯齊(G.Moruzzi)和馬古恩(H.W.Magoun)發(fā)現(xiàn),實(shí)際上覺(jué)醒過(guò)程是主動(dòng)的,關(guān)鍵部位在腦干上部,如損傷這個(gè)部位就會(huì)造成動(dòng)物昏迷,而刺激此部位則會(huì)使睡眠中的動(dòng)物醒來(lái)。這樣就發(fā)現(xiàn)了,在腦里面有一個(gè)可將信息從腦干傳到中腦再傳到丘腦、再到大腦皮層的神經(jīng)回路。此結(jié)構(gòu)是支撐覺(jué)醒的基礎(chǔ)。第二個(gè)層次是注意,就是將個(gè)體的心智資源集中到某一特定信息上。注意是一種處于覺(jué)醒和可交流意識(shí)之間的過(guò)渡狀態(tài),未必被我們覺(jué)知。第三個(gè)層次是知覺(jué)覺(jué)知,即開(kāi)始覺(jué)知我們所注意信息的一部分,并能拿它跟別人交流。最后這個(gè)層次就是哲學(xué)家所談的意識(shí)概念,它是可交流的,是主觀上非常清晰的一種狀態(tài)。德阿納認(rèn)為,意識(shí)體驗(yàn)以這三個(gè)獨(dú)立而又交疊的層次為基礎(chǔ),它們反映了不同的生物學(xué)過(guò)程,并且是互動(dòng)的。
全局工作空間理論
關(guān)于意識(shí)的理論是人們特別感興趣的。2008年意大利學(xué)者托諾尼(G.Tononi)提出整合信息理論,認(rèn)為意識(shí)的實(shí)質(zhì)即信息,意識(shí)層次越高則信息越復(fù)雜。他借Φ(phi)符號(hào)來(lái)描述信息復(fù)雜度。巴爾斯(B.J.Baars)的全局工作空間理論則能與腦科學(xué)研究產(chǎn)生良性互動(dòng),這里做重點(diǎn)介紹。
巴爾斯于1980年代提出,意識(shí)就是原來(lái)無(wú)意識(shí)的信息大面積地?cái)U(kuò)布到全腦。這個(gè)全腦工作區(qū)包括把意識(shí)從腦干傳到丘腦再傳到大腦皮層的神經(jīng)回路。法國(guó)學(xué)者德阿納用腦成像方法把巴爾斯提出的這個(gè)心理模型對(duì)應(yīng)到了腦。他發(fā)現(xiàn)在意識(shí)的狀態(tài)下會(huì)有一組廣泛分布的神經(jīng)同路在活動(dòng),這些回路會(huì)選擇一則信息,把它放大和擴(kuò)布到大腦皮層。
用腦成像的方法來(lái)研究意識(shí),最大難題是要讓實(shí)驗(yàn)者的腦活動(dòng)對(duì)應(yīng)于他的主觀意識(shí)狀態(tài),而不是對(duì)應(yīng)于刺激的改變。德阿納解決了這個(gè)問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō),他在屏幕上按順序快速播放1、2、3、4這四個(gè)數(shù)字,兀論四個(gè)數(shù)字交替得多快,受試者還是看得見(jiàn);而如果在4出現(xiàn)之前瞬間插入一張圖片,然后在4出現(xiàn)之后瞬問(wèn)又插入一張圖片,假如轉(zhuǎn)換速度足夠快,4這個(gè)數(shù)字就可能看不見(jiàn)了。我們便可以說(shuō),前后呈現(xiàn)的圖片把4這個(gè)詞給掩蔽了。請(qǐng)注意,4這個(gè)數(shù)字雖未被受試者主觀意識(shí)到,但在屏幕上呈現(xiàn)過(guò),也一定在他視網(wǎng)膜上出現(xiàn)過(guò)并在他大腦里得到過(guò)處理,只是他不能意識(shí)到。再進(jìn)一步,通過(guò)控制掩蔽的時(shí)間參數(shù),就能隨意地把這個(gè)數(shù)字正好放在意識(shí)的臨界線上:讓受試者一半時(shí)間報(bào)告說(shuō)看到了,一半時(shí)間報(bào)告說(shuō)看不到,這樣研究者就能在實(shí)驗(yàn)室里成功地構(gòu)建意識(shí)和無(wú)意識(shí)這兩種主觀狀態(tài),它們獨(dú)立于刺激之外。此時(shí)便可采用腦影像檢測(cè)的設(shè)備,比如使用功能性磁共振成像方法,分別在有意識(shí)時(shí)和無(wú)意識(shí)時(shí)掃描腦的活動(dòng)情況,然后再將兩者相減,其結(jié)果就與刺激無(wú)關(guān)了。無(wú)論受試者看到還是沒(méi)看到,這個(gè)數(shù)字的客觀存在是一樣的,區(qū)別只在于有沒(méi)有主觀上的印象,而不在于刺激。
下面就可以用此方法來(lái)研究意識(shí)與無(wú)意識(shí)這兩種主觀狀態(tài)。為描述方便,若某個(gè)視覺(jué)刺激不能使受試者產(chǎn)生主觀感覺(jué),就稱(chēng)為閾下刺激,反之則稱(chēng)為閾上刺激。腦成像研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)遇到閾下刺激時(shí),大腦枕葉的初級(jí)視覺(jué)皮層變得非?;钴S,也就是說(shuō),這個(gè)視覺(jué)刺激已經(jīng)到達(dá)了大腦皮層對(duì)視覺(jué)信息的初級(jí)處理站。但是在持續(xù)了大約200~300毫秒以后,在初級(jí)視覺(jué)皮層上這個(gè)不期然的激活消退了,而不會(huì)到達(dá)更高級(jí)的大腦皮層。每時(shí)每刻,都會(huì)有很多這樣的信息到達(dá)我們的大腦皮層又無(wú)聲無(wú)息地消退。
那個(gè)閾上刺激又如何?換句話(huà)說(shuō),當(dāng)受試者對(duì)刺激能加以意識(shí)和進(jìn)行報(bào)告時(shí),腦里會(huì)發(fā)生怎樣的不同事件呢?有意識(shí)的知覺(jué)也開(kāi)始于大腦初級(jí)視覺(jué)皮層的激活,但是這個(gè)激活非但不消退反而擴(kuò)大。這時(shí),大腦激活的情形就像發(fā)生了一次海嘯,而不是泛起一朵旋即消逝的海浪。經(jīng)300毫秒后,激活會(huì)變得非常大,進(jìn)入高級(jí)的大腦皮層直至前額葉,然后回到開(kāi)始的地方產(chǎn)生回響。這就是當(dāng)受試者產(chǎn)生意識(shí)時(shí)所發(fā)生的信息擴(kuò)布。
德阿納認(rèn)為,閾上刺激引起的擴(kuò)布,把信息移入全局工作空間。在那里,有關(guān)信息可被其他腦區(qū)的神經(jīng)功能所捕獲。在心理學(xué)意義上,意識(shí)產(chǎn)生時(shí)所發(fā)生的事件就是:被意識(shí)到的信息從個(gè)體對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的知覺(jué)中分離出來(lái),在大腦這個(gè)巨系統(tǒng)中變得可獲取。這個(gè)數(shù)字只是短暫地一閃而過(guò),但個(gè)體可以用工作記憶將其保留于心智中,并擴(kuò)布給需要它的所有腦區(qū)。全局工作空間所涉及的腦區(qū)包括參與決策的前額葉皮層、對(duì)于外顯記憶很重要的顳葉以及參與意識(shí)經(jīng)驗(yàn)報(bào)告且對(duì)意識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估、記憶和用以進(jìn)行未來(lái)規(guī)劃的語(yǔ)言區(qū)。從這個(gè)意義上可以說(shuō),意識(shí)信息是全腦擴(kuò)布、能被全腦運(yùn)用的。上述基于視覺(jué)通道刺激的結(jié)論也適用于聽(tīng)覺(jué)、軀體感覺(jué)等其他感覺(jué)通道。
全局工作空間理論提出了基于目前常用新技術(shù)的四個(gè)意識(shí)指標(biāo)體系。指標(biāo)一:覺(jué)知到的刺激引起波及前額葉皮層和頂葉皮層的全腦“點(diǎn)燃”;指標(biāo)二:覺(jué)知到的刺激引起刺激后300毫秒出現(xiàn)的特定腦電成分(P300);指標(biāo)三:深部電極記錄到后期出現(xiàn)的高頻振蕩;指標(biāo)四:腦的遠(yuǎn)隔區(qū)域之間發(fā)生同步化的信息交換。但是,這些主要建立在正常人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之上的意識(shí)理論和特征指標(biāo),要得到確立還須接受來(lái)自其他領(lǐng)域的驗(yàn)證。德阿納認(rèn)為,對(duì)意識(shí)障礙的臨床實(shí)驗(yàn)是其最終檢驗(yàn)。
意識(shí)障礙
從《潛水鐘與蝴蝶》說(shuō)起
1995年,43歲的法國(guó)ELLE雜志總編博比(J.-D.Bauby)突發(fā)腦中風(fēng)出現(xiàn)深度昏迷,20天后蘇醒過(guò)來(lái),除左眼皮外其他的運(yùn)動(dòng)功能喪失殆盡。之后他又活了15個(gè)月。這15個(gè)月他是這樣使用左眼皮的:友人按順序念字母表,當(dāng)他聽(tīng)到某個(gè)需要表達(dá)的字母時(shí)就眨一下眼皮,友人于是記下該字母。友人再按順序念字母表,他眨眼選擇第二個(gè)字母,以此方法記下一個(gè)個(gè)字母,字母再拼成一個(gè)單詞、一句話(huà)。借助這樣的方法他寫(xiě)下了對(duì)過(guò)去生活的回憶、對(duì)當(dāng)下生活的感受以及關(guān)于生和死的思索,還寫(xiě)信給他所有的朋友……。他為這些文字取名《潛水鐘與蝴蝶》,意思是說(shuō):“我的身體像是被困在堅(jiān)硬的潛水鐘里動(dòng)彈不得,但我的心靈如同輕盈的蝴蝶一樣自由飛翔。”1997年3月9日《潛水鐘與蝴蝶》法文版問(wèn)世三天后,肺炎奪去了博比的生命。此書(shū)成為當(dāng)時(shí)全球排名第一的暢銷(xiāo)書(shū),后來(lái)?yè)?jù)此拍攝的同名電影被法國(guó)戛納國(guó)際電影節(jié)授予金棕櫚獎(jiǎng)。
眼皮一開(kāi)一合,就是這個(gè)唯一未被剝奪的“隨意”動(dòng)作的簡(jiǎn)單重復(fù),神奇地啟動(dòng)了文字系統(tǒng)的表達(dá)功能,博比完整保存的主觀世界躍然紙上,心靈之蝴蝶完成了與世界的絢麗合奏。法國(guó)作家大仲馬顯然對(duì)這類(lèi)患者心知肚明,在《基度山伯爵》里成功塑造了一位諾瓦蒂埃先生,也是通過(guò)眼睛的唯一途徑讓內(nèi)心世界昭然若揭。中國(guó)同樣有這種患者,幾年前有位叫汪建華的“漸凍人”通過(guò)眼瞼開(kāi)合搜尋漢語(yǔ)拼音字母而寫(xiě)成《把心捂熱》一書(shū)。這些患者學(xué)會(huì)了用僅存的一點(diǎn)“自主性”動(dòng)作來(lái)表達(dá)自己情感世界和理性思維活動(dòng)。他們是生存于生命邊緣的可敬人群,其文字也成為人們探索他們主觀世界的唯一窗口。
他們即醫(yī)學(xué)上所謂閉鎖綜合征(locked-in syndrome,LIS)患者。此病是一種特殊的行為障礙,患者意識(shí)完整,但可能因雙側(cè)腹側(cè)腦橋損傷而發(fā)生運(yùn)動(dòng)表達(dá)系統(tǒng)障礙。若患者生命體征平穩(wěn)并獲相應(yīng)醫(yī)療支持,預(yù)期壽命可達(dá)數(shù)十年。他們往往有一段時(shí)間被誤診為植物狀態(tài),有的甚至一直被誤診。能被發(fā)現(xiàn)的患者是不幸中的幸運(yùn)者,他們由于殘存意識(shí)的證據(jù)被旁人發(fā)現(xiàn)從而得到幫助。在臨床實(shí)踐上,如何研判大量這類(lèi)患者是否存在意識(shí),是個(gè)巨大難題。
她還活著嗎?
世界上一些國(guó)家和美國(guó)的一些州,法律允許對(duì)慢性期植物人實(shí)施安樂(lè)死,這樣就將臨床上的植物人診斷問(wèn)題變?yōu)閷?duì)患者生死攸關(guān)的事。2005年美國(guó)佛羅里達(dá)州植物人婦女夏沃(T.Schiavo)的生死官司曾轟動(dòng)世界。從1990年到2005年,夏沃成為植物人已歷時(shí)15年。她丈夫提供了她患病前立有生前遺囑的證據(jù),替她啟動(dòng)了申請(qǐng)撤除生命保障系統(tǒng)的法律程序。但夏沃的母親并不認(rèn)同女兒處于植物狀態(tài),她把一段看起來(lái)是女兒沖著媽媽笑的影像資料作為夏沃尚殘存交流能力的證據(jù)展示給民眾。當(dāng)時(shí)包括美國(guó)總統(tǒng)布什在內(nèi)的很多人發(fā)表意見(jiàn),表示不支持撤除夏沃的生命保障系統(tǒng)。2005年3月,佛羅里達(dá)州法院在幾經(jīng)反復(fù)之后,最終認(rèn)定夏沃是植物人,并采納她丈夫提供的證據(jù),判決撤除生命保障系統(tǒng)。在判決艱難地執(zhí)行了13天之后患者死亡。法院的這項(xiàng)判決在公眾中引起了激烈爭(zhēng)議,核心問(wèn)題在于夏沃到底是不是植物人,是不是還有意識(shí)。在國(guó)際上,對(duì)每一個(gè)年輕患者選擇安樂(lè)死,都存在這樣的爭(zhēng)議。正常情況下,我們可以通過(guò)他人的行為來(lái)判斷對(duì)方到底有沒(méi)有意識(shí),但是面對(duì)這些有行為表達(dá)障礙的患者,哪怕最權(quán)威的專(zhuān)家都難以判定,究竟是否存在特定的行為反應(yīng)。更何況行為只是意識(shí)的一個(gè)證據(jù),還不是意識(shí)本身。
“植物人”學(xué)名為植物狀態(tài)(vegetative state,VS)。VS往往從昏迷轉(zhuǎn)變而來(lái),但和昏迷又不一樣?;杳哉唛]眼一般不超過(guò)四周。四周以后部分昏迷患者睜眼,出現(xiàn)睡眠一覺(jué)醒周期,但是仍完全缺乏對(duì)自身和環(huán)境的覺(jué)知。VS患者覺(jué)醒恢復(fù)而覺(jué)知完全不恢復(fù),出現(xiàn)覺(jué)醒與覺(jué)知分離的狀態(tài)。這類(lèi)患者是伴隨著技術(shù)的進(jìn)步而被認(rèn)定的。在1960年代以呼吸機(jī)發(fā)明為核心的心肺復(fù)蘇技術(shù)的突破,使大量患者度過(guò)了急性期而有可能出現(xiàn)以睜眼為代表的覺(jué)醒??墒牵X復(fù)蘇技術(shù)的滯后造成了大量以覺(jué)醒一覺(jué)知分離為特征的VS患者。到1972年,該類(lèi)患者的狀態(tài)被命名為“植物狀態(tài)”,意思是患者沒(méi)有動(dòng)物性的活動(dòng),只有代謝等植物性功能。隨著急救技術(shù)的不斷提高,國(guó)際上VS患者的數(shù)量日益增多。
在我國(guó),因人口基數(shù)大和近幾年快速發(fā)展帶來(lái)的以交通事故為代表的安全風(fēng)險(xiǎn)增加,估計(jì)VS人數(shù)之增速超過(guò)國(guó)外。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)約有100萬(wàn)VS患者。同時(shí),近十年來(lái)的許多報(bào)道指出了被誤診的VS患者人數(shù)也在不斷增加,2006年報(bào)道誤診率高達(dá)43%。為減少誤診,美國(guó)神經(jīng)病學(xué)會(huì)專(zhuān)門(mén)定義了另一種疾病,叫作“最小意識(shí)狀態(tài)”(minimally conscious state,MCS;國(guó)內(nèi)有人翻譯成“微意識(shí)狀態(tài)”、“微小意識(shí)狀態(tài)”等)。MCS患者也有以睜眼為代表的覺(jué)醒周期,但與VS不同,他們有微弱但確定的行為證據(jù)顯示其存在覺(jué)知,盡管這種證據(jù)往往是不穩(wěn)定的。這樣就將誤診變成非此即彼的鑒別診斷,強(qiáng)調(diào)了界限(這也是筆者偏向于將MCS譯成“最小意識(shí)狀態(tài)”的主要原因),其目的是減少誤診。上面提到的夏沃“生死官司”,核心在于判斷她到底是植物狀態(tài)還是最小意識(shí)狀態(tài)。不過(guò)遺憾的是,即便對(duì)夏沃的尸體解剖也未提供進(jìn)一步的更有力證據(jù)。
植物人聽(tīng)得到親人呼喚嗎?
雖然行為判斷目前還是意識(shí)障礙診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”,但是正如前面所說(shuō),行為僅僅是意識(shí)的證據(jù)而不是意識(shí)本身,腦卻是意識(shí)產(chǎn)生的器官。基于腦局部氧耗信號(hào)的功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技術(shù),能反映局部腦的活動(dòng)。我們給予腦一個(gè)外加刺激,想知道腦是否對(duì)刺激有反應(yīng),如有反應(yīng)又是腦的哪部分在活動(dòng)。腦對(duì)刺激的反應(yīng)顯然比行為反應(yīng)更值得關(guān)注,它是這樣被捕獲的:在fMRI監(jiān)測(cè)腦的所有體素(腦被分成一個(gè)個(gè)小格子)的氧耗相關(guān)(blood-oxygen-level dependent,BOLD)信號(hào)的同時(shí),給受試者呈現(xiàn)一個(gè)多次反復(fù)的間歇刺激。然后計(jì)算出各個(gè)腦體素氧耗信號(hào)與刺激基線序列在時(shí)間上的相關(guān)程度,并標(biāo)以不同的顏色。比如某個(gè)體素在刺激的時(shí)候信號(hào)強(qiáng),撤掉刺激后信號(hào)弱,該體素就可能被標(biāo)為紅色。最后,在灰色的全腦背景下,標(biāo)紅色的腦區(qū)(當(dāng)然還有其他顏色)是表示對(duì)刺激有反應(yīng)的。
關(guān)鍵是,我們能否找到敏感性高一些的刺激,盡量使這類(lèi)傾向于假陰性反應(yīng)的患者出現(xiàn)陽(yáng)性反應(yīng)?心理學(xué)上的“雞尾酒會(huì)效應(yīng)”(在非常嘈雜的情況下若有人叫你名字,你會(huì)優(yōu)先聽(tīng)到)提示了喚名刺激能優(yōu)先進(jìn)入意識(shí)。那么喚名在觸發(fā)VS患者反應(yīng)方面是否也有優(yōu)越性呢?患者家屬在護(hù)理過(guò)程中倒是經(jīng)常會(huì)呼喚患者名字的。那是否可以先用fMRI來(lái)捕獲患者對(duì)喚名的腦反應(yīng)?結(jié)果十分有意思。筆者團(tuán)隊(duì)接受11名患者(4名MCS、7名VS)參與實(shí)驗(yàn),6名患者(4名MCS和2名VS)出現(xiàn)好的信號(hào),剩下5名VS患者出現(xiàn)不好的信號(hào)。在隨后的行為評(píng)估中發(fā)現(xiàn),3個(gè)月后,2名出現(xiàn)好的信號(hào)的VS患者轉(zhuǎn)為MCS。也就是說(shuō),對(duì)于喚名的腦反應(yīng)較之行為反應(yīng)的好轉(zhuǎn),早3個(gè)月就被fMRI技術(shù)捕獲到了。這個(gè)小樣本研究提示了“喚名腦反應(yīng)”的預(yù)后預(yù)測(cè)價(jià)值。隨后對(duì)66名患者的較大樣本研究進(jìn)一步提示,VS患者可分為外傷性的和非外傷性的兩類(lèi)。外傷性VS患者如出現(xiàn)喚名陽(yáng)性腦信號(hào),有92.3%的可能性轉(zhuǎn)變?yōu)镸CS;而對(duì)于非外傷性VS患者,如未能捕獲喚名陽(yáng)性腦信號(hào),有85%的可能性不會(huì)好轉(zhuǎn)。這些結(jié)果顯示了fMRI捕獲的喚名腦信號(hào)有明確的預(yù)后預(yù)測(cè)價(jià)值。那么,喚名陽(yáng)性腦信號(hào)能否成為患者存在意識(shí)的線索呢?實(shí)際上,fMRI捕獲外加刺激引起腦信號(hào)的方式,被稱(chēng)為被動(dòng)范式。大量研究提示,被動(dòng)范式的信號(hào)與預(yù)后的關(guān)系是成立的。但是,被動(dòng)范式的腦信號(hào)不能成為意識(shí)存在的證據(jù),因?yàn)橐延写罅垦芯刻崾?,在無(wú)意識(shí)狀態(tài)下腦區(qū)的活動(dòng)也會(huì)出現(xiàn);而要想鎖定意識(shí)的存在,必須有交互活動(dòng)的證據(jù),這就是主動(dòng)范式。
“她不是植物人,她正在打網(wǎng)球!”
英國(guó)劍橋大學(xué)的歐文(A.Owen)和比利時(shí)列日大學(xué)(Universite de Liege)的洛雷(S.Laureys)等人于2006年在《科學(xué)》周刊發(fā)表了一篇短文,想用fMRI探尋VS患者存在意識(shí)的證據(jù)。他們檢測(cè)的23歲女性VS患者在2005年7月因車(chē)禍導(dǎo)致腦損傷。此人雖有睡眠一覺(jué)醒周期,卻無(wú)臨床醫(yī)生可檢測(cè)的任何行為反應(yīng),符合VS診斷標(biāo)準(zhǔn)。研究者先進(jìn)行被動(dòng)范式的fMRI研究,發(fā)現(xiàn)語(yǔ)言區(qū)有激活信號(hào),但不能確定是否屬于有意義的反應(yīng)。于是歐文等人利用主動(dòng)范式來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),請(qǐng)正常人設(shè)想自己打網(wǎng)球,發(fā)現(xiàn)可用fM RI觀察到腦的特定區(qū)域(輔助運(yùn)動(dòng)區(qū))有BOLD信號(hào);而當(dāng)正常人設(shè)想在家中幾個(gè)房間里走動(dòng)時(shí),另外的腦區(qū)有BOLD信號(hào)?;谶@番了解,研究者進(jìn)而用言語(yǔ)請(qǐng)患者想象自己打網(wǎng)球或想象在家中走動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),無(wú)論患者想象打網(wǎng)球還是想象空間移動(dòng),其與正常人相同的有關(guān)腦區(qū)都出現(xiàn)BOLD信號(hào),所以研究者斷定,該患者實(shí)際上是存在意識(shí)的。
即使如此,以上研究結(jié)論還是受到質(zhì)疑:語(yǔ)言提示可能自動(dòng)激活了相應(yīng)腦區(qū)。此后,歐文和洛雷課題組對(duì)英國(guó)和比利時(shí)54名被診斷為VS的患者進(jìn)行fMRI檢測(cè),發(fā)現(xiàn)從其中5名可檢測(cè)到想象引起的腦激活。在此基礎(chǔ)上,歐文和洛雷設(shè)計(jì)了基于想象的交互實(shí)驗(yàn)。首先讓健康受試者回答簡(jiǎn)單的問(wèn)題,要求受試者在同答“是”時(shí)想象自己打網(wǎng)球,而在回答“不”時(shí)想象在家里走動(dòng),以便了解:用想象打網(wǎng)球代表“是”以及用想象在家走動(dòng)代表“不”時(shí),各自特定的BOLD信號(hào)。接下去在對(duì)54名患者的實(shí)驗(yàn)中,5名陽(yáng)性反應(yīng)的患者里有一位能正確地以想象來(lái)回答“是”和“不”。比如問(wèn)他父親的名字:亞歷山大是你父親嗎?丹尼爾是你父親嗎?每次提問(wèn)后請(qǐng)他用想象打網(wǎng)球代表“是”,用想象在家走動(dòng)代表“不”。結(jié)果,他只在被問(wèn)到父親真名時(shí)出現(xiàn)打網(wǎng)球信號(hào),其他情況下都顯示在家走動(dòng)信號(hào),說(shuō)明他能夠?qū)W會(huì)臨時(shí)制訂的規(guī)則,并給出正確答案。這位年輕男子的反應(yīng),不容置疑地證實(shí)有意識(shí)存在,對(duì)他的家人有很大意義:不僅他活著,而且可以跟他交流。當(dāng)然,對(duì)目前不能檢測(cè)到反應(yīng)的其他患者,并不能斷定沒(méi)有意識(shí)。在這個(gè)領(lǐng)域里,假陰性結(jié)果是無(wú)法避免的。
fMRI檢測(cè)需要價(jià)格昂貴的設(shè)備,使用中還存在穩(wěn)定性不高的問(wèn)題,因此研究者們開(kāi)始試用其他腦功能檢測(cè)手段,比如腦電圖(electroencyphalogram,EEG),并發(fā)現(xiàn)了一些有價(jià)值的信號(hào)。
想知道一口大鐘是否有裂痕,最好辦法是撞鐘聽(tīng)聲音
腦電研究中一個(gè)新的方法叫作經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)腦電(TMS-EEG)。日常生活中,可通過(guò)棍子敲擊大鐘聽(tīng)聲音,來(lái)判定一口大鐘的質(zhì)量。大鐘要是有裂損,被撞擊后傳出的聲音會(huì)明顯改變,于是根據(jù)這種改變就能判定鐘的好壞。TMS-EEG技術(shù)的機(jī)制與此類(lèi)似,它是用脈沖磁場(chǎng)穿過(guò)顱骨來(lái)改變大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞的膜電位,由此產(chǎn)生感應(yīng)電流來(lái)刺激特定腦區(qū)。如果將大腦比成大鐘,TMS就是撞擊大鐘,TMS刺激后的EEG信號(hào)相當(dāng)于大鐘被撞擊后發(fā)出的聲音。目前TMS的刺激部位一般集中在運(yùn)動(dòng)區(qū)或前額葉的某個(gè)區(qū)域。洛雷等人通過(guò)追蹤一名后來(lái)脫離MCS的VS患者的轉(zhuǎn)歸過(guò)程,發(fā)現(xiàn)在TMS刺激后EEG信號(hào)的復(fù)雜度與VS患者的行為反應(yīng)有高度一致性。當(dāng)患者分別處于VS、MCS及脫離MCS時(shí),TMS刺激同樣部位所引起的EEG信號(hào)復(fù)雜度有顯著提高。由此看來(lái),TMS-EEG在個(gè)體化診斷上可能是有價(jià)值的。
應(yīng)對(duì)植物人臨床領(lǐng)域的挑戰(zhàn)
如上所述,VS患者應(yīng)該是沒(méi)有意識(shí)的——要是借助行為和影像檢測(cè)得到陰性結(jié)果的話(huà),而MCS患者應(yīng)該是有殘存意識(shí)的。然而,MCS患者的意識(shí)是怎么回事呢?假設(shè)有這樣一位患者,影像學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)他的后頂葉功能是好的,但其他部位的功能都不好,我們能說(shuō)他是有意識(shí)的,還是沒(méi)有意識(shí)的呢?
重新定義植物狀態(tài):無(wú)反應(yīng)覺(jué)醒綜合征
“植物人”概念在中國(guó)的學(xué)名是植物狀態(tài)??紤]到臨床上意識(shí)診斷的高度復(fù)雜性以及植物人稱(chēng)呼可能造成的負(fù)面暗示,國(guó)際上逐漸采用“無(wú)反應(yīng)覺(jué)醒綜合征”(unresponsive wakefulness syndrome,UWS)來(lái)代替“植物狀態(tài)”一詞。這是可以理解的,因?yàn)閷?shí)際上,在“植物狀態(tài)”這個(gè)籃子里裝的是無(wú)行為表象之下的大雜燴。在進(jìn)行意識(shí)行為的臨床測(cè)量時(shí),所涉及的行為幾乎都是反射行為。當(dāng)年笛卡兒(R.Descartes)在思考身心問(wèn)題時(shí)提出的反射概念,是指身體性的概念,它天生就與意識(shí)無(wú)關(guān);而現(xiàn)在試圖將反射行為分成意識(shí)性的和非意識(shí)性的,并用于植物人診斷,實(shí)在是臨床上不得已而為之的策略。所以應(yīng)該說(shuō),UWS這個(gè)名稱(chēng)回到了行為診斷的本來(lái)面目。
植物人還有救嗎?
每年都有一些植物人醒來(lái)的新聞報(bào)道,事實(shí)上也確有植物人恢復(fù)了意識(shí)。患者的意識(shí)恢復(fù)是像健康人早晨醒來(lái)那樣,還是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程?使他們得以恢復(fù)意識(shí)的,是不經(jīng)意間的某種外在促醒因素,還是某種自然轉(zhuǎn)歸起了作用?如果真的存在促醒因素,那會(huì)是什么?有這么多的患者存在,給我們提供了研究這些問(wèn)題的可能性。最近的研究表明,除了像唑吡坦、金剛烷胺之類(lèi)的藥物以及外周感覺(jué)刺激以外,經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct-current stimulation,tDCS)顯示了對(duì)某類(lèi)MCS患者很好的促醒療效。如前所述,由行為來(lái)定義的意識(shí)障礙是個(gè)大雜燴,我們要做進(jìn)一步的科學(xué)分類(lèi),再針對(duì)患者亞類(lèi)進(jìn)行促醒療效的研究。沿著這個(gè)方向的研究積累,應(yīng)能給患者帶來(lái)福音。
診斷的價(jià)值
對(duì)于患者意識(shí)的判定盡管受到種種限制,但判定本身還是有許多臨床價(jià)值。診斷結(jié)果可幫助患者家屬抉擇:是更多與患者交流,還是采取相對(duì)更被動(dòng)的處理;也有助于合理地估計(jì):患者是否有機(jī)會(huì)醒來(lái),而基于以往數(shù)據(jù),此概率有多大。診斷結(jié)果的更大價(jià)值在于可能指導(dǎo)治療?;谝酝致苑诸?lèi)得出的治療無(wú)效的印象,是否會(huì)在細(xì)分患者后發(fā)生改變?這正是目前迫切需要研究的。
意識(shí)的科學(xué)研究是個(gè)有意思的話(huà)題,臨床上的意識(shí)判定也有重大實(shí)際意義。但是,在實(shí)驗(yàn)及臨床數(shù)據(jù)不斷積累基礎(chǔ)上,果然能夠得到答案嗎?也許未必,而意識(shí)研究之詭異就在于此。涉及意識(shí)研究的材料都離不開(kāi)主觀報(bào)告,可是主觀世界實(shí)實(shí)在在地存在嗎?基于主觀報(bào)告的主觀世界是可靠的嗎?LIS患者通過(guò)文字傳達(dá)出的主觀世界,真的就是你理解的那樣嗎?MCS患者的主觀世界又是怎樣的?本文不能展開(kāi),但從事過(guò)大量意識(shí)調(diào)節(jié)實(shí)踐的東方文化提供了回答的線索:佛教認(rèn)為并不存在實(shí)實(shí)在在的“有”,《心經(jīng)》講“無(wú)眼耳鼻舌身意,無(wú)色聲香味觸法”,或能予我們某種啟迪。