“孤獨、隔離是痛苦的事情，超出了人類的忍耐力。”
——摘自儒勒·凡爾納的《神秘島》，1874年
想象一下你是一名宇航員，沒有安全繩索的束縛，在太空中漂流。你損壞的無線電讓你聽到任務控制中心不斷嘗試聯絡你，但你越來越絕望地呼喊“我在這裡，我在這裡”卻無人回應——你無法發出訊號表明你還活著但受傷了。經過親人日復一日、周復一週徒勞的懇求，他們的資訊停止了。你與世界失聯了。當你被鎖在自己的迴音室裡時，你能保持理智多久？幾天？幾個月？幾年？
英國神經科學家阿德里安·歐文在他即將出版的書籍《灰色地帶》（斯克里布納出版社）中生動地描述了這種噩夢般的場景。在晚上泡澡時翻開這本書的開頭幾頁，我只在幾個小時後讀完才放下書，這時水已經涼了。歐文以最引人入勝的方式講述了與離我們比迷失在太空中的宇航員更遙遠的、受損最嚴重的神經系統疾病患者溝通的故事。
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歐文是加拿大安大略省西安大略大學的教授，他率先使用腦成像技術來確定意識嚴重障礙患者仍然存在的意識島嶼。這些人長期臥床不起，身患重病，在遭受創傷性腦損傷、腦炎、腦膜炎、中風或藥物或酒精中毒後，無法說話或以其他方式表達他們的精神狀態。在那些沒有迅速死於傷病的人中，可以區分出兩大類。
第一組是植物人狀態患者，他們會在睡眠和覺醒之間迴圈。當他們醒來時，他們的眼睛是睜開的，但試圖與他們建立床邊交流——“如果你聽到我說話，請握住我的手或向下看”——只會失敗。這些患者可以移動他們的眼睛或頭部、吞嚥和打哈欠，但絕不是有意的。剩下的只有維持生命的腦幹反射。在適當的護理以避免褥瘡和感染的情況下，這些人可以存活多年。
想想特里·夏沃，這位佛羅里達州的婦女在植物人狀態中徘徊了15年，直到2005年醫學誘導死亡。鑑於她的丈夫（主張停止生命維持）和她的父母（他們認為他們的女兒有某種程度的意識）之間公開的爭鬥，這個案例引起了巨大的轟動。它在司法鏈條中上下訴訟，最終落到了時任總統喬治·W·布什的辦公桌上。儘管為了維持夏沃的生命而不斷進行法律爭論，但她的丈夫最終還是實現了他讓妻子停止生命維持的願望。
在醫學上，她的案例沒有爭議。她有短暫的自動症發作：頭部轉動、眼球運動等，但沒有可重複或一致的、有目的的行為。腦電圖掃描顯示她沒有腦電波，表明她的大腦皮層已經關閉，這已透過屍檢得到證實。
考慮到直升機和現代急診室醫學，她的案例並非個例。除了一些罕見的例外，植物人狀態患者是現代現象：這些人依賴於快速、大規模的手術和藥物干預。確切的數字很難得出，因為沒有中央登記處，而且這些患者中的許多人被安置在臨終關懷醫院和療養院，或者在家中接受護理。美國植物人狀態患者的估計人數從15,000到40,000不等。
在一個更模糊的類別中是微意識狀態（MCS）患者，他們有一定能力溝通他們的內在狀態，但通常只是以最小或不一致的方式。他們可能會在適當的情緒情況下微笑或哭泣，偶爾發出聲音或做手勢，用眼睛跟蹤顯著物體等等。
正確診斷植物人狀態患者仍然是臨床醫生的巨大挑戰。與可能在天真的觀察者看來像死人一樣的昏迷患者不同，植物人狀態患者顯然還活著。對於拼命尋找任何識別和康復跡象的親人來說，他們似乎正在嘗試溝通。誰能說在這些生活在轉瞬即逝的意識和虛無之間的模糊地帶的患者中，可能沒有痛苦和悲傷的殘餘意識呢？或者，更糟糕的是，可能存在完全成熟的意識流，但卻無法呼救？
進入現代神經技術領域，及其大腦掃描器的武器庫。早在20世紀80年代後期，大量實驗就表明，僅僅透過思考——默默地倒數或想象踢足球——就可以可靠地在健康志願者中誘發大腦活動。這些實驗是對純粹的思想影響物質的壯觀證實；例如，思考踢足球而不移動一塊肌肉會導致大腦中參與計劃身體動作的部分的血流量增加。
歐文和他的合作者——特別是比利時列日大學的史蒂文·勞雷斯和威斯康星大學麥迪遜分校神經病學和精神病學系的梅蘭妮·博利——開發了兩項任務，這兩項任務可靠地誘發了兩個不同皮層區域的大腦活動，可以透過功能性MRI看到。
掃描器中志願者的第一項任務是思考打網球，想象在假想的球網上來回擊球。結果掃描顯示，他們頭部頂部的輔助運動區（SMA）的血流動力學活動（更多的大腦血流量和營養供應）增加。第二項任務——在他們的房子裡從一個房間走到另一個房間——增加了海馬旁回（PHG）的活動，海馬旁回是大腦深處的一個區域，編碼空間和空間關係的表徵。
一項活動可以很容易地與另一項活動區分開來。因為這種型別的有意識和持續的腦力勞動與生動的意識體驗 (“我可以看到我的右手握住球拍並揮動它”) 密切相關，所以它被認為是任何意識的良好標誌。
裡面有人嗎？為了尋找接觸意識障礙患者的方法，研究人員在功能性MRI掃描器中用健康志願者測試了兩項任務。第一項是想象打網球。這在頭頂（橙色和黃色）的區域引發了活動。第二項任務——對某人的家進行精神之旅——在腦中部（綠色和藍色）引發了活動。左上方面板顯示了志願者的彙總結果。其他面板顯示，五名意識障礙患者（在測試的54名患者中）能夠產生類似的反應。來自Martin M. Monti等人在新英格蘭醫學雜誌，第362卷，第7期；2010年2月18日發表的“意識障礙中大腦活動的有意調節”
然後，歐文和他的團隊有效地向微意識患者提出的問題是，當要求這些行為上對大多數要求沒有反應的個體反覆執行一項或另一項意象任務30秒時，他們可以在多大程度上調節他們的大腦活動。
卡羅爾是一位23歲的女性，她在過馬路打電話時被兩輛汽車撞倒，被診斷為植物人狀態，額葉嚴重受損。然而，令臨床工作人員驚訝的是，她可以執行這兩項心理任務，根據要求的任務，隨意上調她的SMA或PHG的活動。因此，卡羅爾似乎還保留著一定程度的意識和認知控制，即使在標準的臨床測試中都無法觀察到。
在接下來的幾年裡，對劍橋（英格蘭）和列日兩個臨床中心的54名意識障礙患者進行的一項研究證實了這一基本發現。五名患者可以隨意控制他們的大腦活動。其中，四名患者是23名被標記為植物人狀態的研究患者之一。這一觀察結果表明，大約20%的植物人狀態患者被誤診了——他們至少在某種程度上是有意識的，這一發現與之前的一些估計相符。隨後的床邊測試證實，一些患者實際上處於微意識狀態而不是植物人狀態。鑑於現代醫院環境的繁忙節奏，工作過度護理人員很容易錯過那些被鎖在受損大腦內部的人偶爾出現的細微生命跡象。（神經學家在2016年11月/12月刊的大眾科學雜誌上生動地描述了這樣一個案例——瑪吉的故事。）
在英國和比利時的研究中，在想象任務中取得成功的五名患者中有兩名在行為上仍然無法溝通。也就是說，從外部來看，他們看起來活著，但沒有思想。只有他們的大腦成像反應揭示了他們保留著有意識的聲音。
令人驚訝的是，在研究中的31名微意識患者中，只有一名能夠完成想象任務。在著名的新英格蘭醫學雜誌上發表的報告這些結果的文章的社論中警告說，這種對大腦活動的有意操縱只在少數患者中看到，並不意味著存在你我整天經歷的那種內在思想流。這很公允。但對於這些患者來說，真正remarkable的和潛在的改變遊戲規則的是，歐文和他的同事們——特別是現在的加州大學洛杉磯分校心理學教授馬丁·M·蒙蒂——採用了這項技術來建立雙向溝通。患者可以透過反覆想象打網球半分鐘來發出“是”的訊號來回答問題。他們可以透過在家中進行精神導航來給出“否”的答案。這種繁瑣的技術在健康志願者身上可以可靠地工作——繁瑣的原因是，大腦掃描和相關的計算機處理需要幾分鐘才能傳輸一個“是”或“否”。答案可以從受試者在兩個大腦區域之一：SMA或PHG中的血流動力學活動中以完美的準確性解碼。
科學家和神經學家團隊在一個五年前遭受嚴重腦損傷的塞爾維亞患者身上嘗試了這種方法。儘管被認為是臨床植物人狀態，但這位年輕人正確地表示他有兄弟但沒有姐妹，他父親的名字是亞歷山大而不是托馬斯，以及他的最後一次假期是在美國。
這一發現是了不起的。如果經過五年的完全沉默，你終於可以向外界傳送一些零星的資訊，並從那個遙遠的灰色地帶回來，感覺會怎麼樣？團隊問了這個人最後一個問題：“你想死嗎？” 從他的大腦活動中讀出的答案令人難以置信地不確定，然後實驗結束了。
幾年後，歐文成功地用斯科特（一位捲入交通事故的年輕人）重複了這項溝通任務。斯科特被宣佈為植物人狀態患者，他能夠回答向他提出的問題——“你感到任何疼痛嗎？” 是其中一個問題，他回答“不”。
由於各種實際、技術和科學原因，在磁共振掃描器中透過一系列“是”或“否”的查詢進行溝通並不是腦損傷患者的常規臨床實踐。它不僅對裝置、人員和時間要求很高，而且還容易產生不正確的答案。
許多患者無法驅動SMA和PHG中的活動，或者只能不規則地這樣做。在健康研究物件中完美執行的程式在那些由於疾病或創傷而大腦發生巨大變化的人身上進行測試時會失敗。執行想象的運動或導航任務在認知上不如使用這兩項任務之一回答問題那麼苛刻，這解釋了為什麼只有少數意識障礙患者以這種方式成功地進行了溝通。大多數人仍然可悲地與世界失聯。