病人睜開了眼睛，但目光呆滯。她醒著，但顯然沒有意識到周圍醫院病房裡發生的一切。事故發生後，她日復一日地躺在床上，毫無反應。她在想什麼呢？
很快，我們也許能夠與這種“被禁錮”的思維進行交流——這些思維被困在不再受其精神控制的身體裡。去年秋天，英國研究人員在一次鋪天蓋地的宣傳中宣佈，他們對一位“植物人”患者的大腦進行了成像，並發現她實際上是有意識和知覺的。現在，同一個團隊開發出了一種向此類患者詢問是非問題的方法。這個想法是激進的：我們可能很快就能接觸到包括25萬美國人在內的許多意識障礙患者——直到現在，這些患者一直被認為超出了治療範圍。
“我們現在能夠檢測到某人何時有意識地覺醒，而現有的臨床方法一直未能提供這種資訊，”劍橋大學的阿德里安·歐文說，他是對這位婦女的大腦進行成像的研究團隊的負責人，當時她應醫生的要求想象諸如打網球之類的活動。歐文說，由於成像技術的最新進展，患者“實際上可以在不必說或做任何事情的情況下進行交流”。
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思維方式的轉變
“直到現在，人們都覺得這個患者群體不值得投資。態度一直是，‘沒有什麼可以做的，’”歐文補充道。幾十年前，醫學界對那些無法醒來或沒有意識到周圍環境的意識障礙患者，除了姑息治療外，什麼也沒提供。這些腦損傷患者被保持清潔和舒適，直到他們去世。
然而，偶爾，這些患者中的一位會意外康復。當有人從長達十年的昏迷中醒來時，這種復甦將被視為奇蹟，或者至少是一個醫學謎團。似乎沒有辦法確定腦損傷患者是否會甦醒。唯一能做的就是等待和觀察。
但從1970年代開始，神經康復的科學領域應運而生。康復中心在全國各地湧現，患者可以在那裡接受專家的治療。醫生開始單獨考慮每個腦損傷病例，量身定製獨特的藥物治療方案和物理療法，試圖改善每位患者的狀況。然而，那是他們所能做的最好的事情：傳統的磁共振成像（MRI）——自1980年代以來用於繪製大腦或其他體內區域的結構——使醫生能夠看到大腦的物理損傷，但無法讓他們檢查其活動。
然後，在1990年代，隨著功能性MRI（fMRI）掃描的出現，研究活體大腦中的活動成為可能。功能性MRI使研究人員能夠看到大腦的哪些區域在思考過程中最活躍，這就是歐文及其同事確定他們的植物人患者確實有意識並對他們的指令做出反應的方式。漸漸地，神經科學家對腦損傷的理解開始向前發展。腦損傷患者不再被自動視為失敗者，而是可能有一天會被治癒的病症的受害者。
哥倫比亞大學的神經科學家喬伊·赫希說：“功能成像真的是第一種能夠讓我們觀察意識障礙患者內在認知運作的成像技術。” 1992年，科學家們發現他們可以使用MRI掃描器來繪製流向大腦不同區域的血流量變化圖，從而表明大腦的哪些部分在任何給定的思考過程或感覺刺激期間正在工作。在隨後的十年中，研究人員確定了意志思考和對刺激的被動反應的fMRI模式的差異，這在檢查意識狀態不明的患者的大腦時至關重要。現在，fMRI技術已經改進，研究人員可以在一分鐘而不是一個月內給患者下達指令並分析他們的反應。結果是：我們正處於與幾年前還被認為是腦死亡的患者進行交流的邊緣。
當然，並非所有患者都能改善：有些人只是沒有留下足夠的大腦結構。“我們已經看到最近的幾個案例告訴我們，在這些患者中的一些人中，存在某種康復的機會，”歐文解釋說。“但肯定不是所有患者。” 特里·夏沃就是這種情況，她是一位永久植物人狀態的佛羅里達州婦女，2005年，當她的父母質疑她丈夫移除她的餵食管並讓她死去的決定時，她成為了政治辯論的中心。計算機斷層掃描（CT）掃描顯示她的大腦大部分已經萎縮，醫生們一致認為她不會康復。
確定腦損傷患者的預後並不總是那麼簡單明瞭。大腦是一個脆弱的器官；它可能會以許多不同的方式受損，而科學對其中大多數方式的理解都很差。雖然許多患者可能會部分或完全恢復其機能，但其他人確實是永久性受傷，沒有康復的希望。在少數情況下，受害者可能意識到周圍環境但無法做出反應。還有一些人是無意識且沒有知覺的。困難在於確定哪些患者屬於哪種情況。
第一步是大致瞭解患者的精神狀態。臨床醫生將意識障礙分為三類：昏迷，患者既不醒來也不反應；植物人狀態，患者醒來但沒有反應；以及微意識狀態，患者醒來並對刺激做出反應，但採取有意識行動的能力有限。通常，醫生透過在床邊觀察患者來進行這些分類。僅憑這種方法，被認為是植物人的患者實際上可能是有意識的。
“這真是一個難題。通常衡量意識的方式基本上是要求某人告訴你他們有意識，”歐文說。“因此，如果有人沒有失去知覺，但無法回應並告訴你，他們將被歸類為失去知覺。”
在歐文團隊的案例研究中，該研究報告發表在2006年9月8日出版的《科學》雜誌上，研究人員要求這位植物人患者想象自己正在做各種任務，包括在她家中的房間裡走動，同時他們使用fMRI掃描她的大腦。由此產生的影像[見對頁的方框] 表明她的反應與健康的測試物件相匹配——她理解了指令並有意識地決定遵守。
但是，分析fMRI掃描產生的大量資料需要時間。當fMRI首次開發出來時，解釋一次掃描最多需要幾個月的時間。早在2006年初，當歐文的團隊掃描患者的大腦時，資料分析也需要很多天。“尤里卡時刻並不是在她躺在掃描器裡時到來的，”歐文說。“兩週後，我們意識到她確實一直在腦海中打網球。”
現在，歐文報告說，fMRI技術已經發展到研究人員可以在30或40秒內解釋掃描資料的程度。這一突破開啟了“讀取”一個人在特定時刻的想法的可能性，使被禁錮的患者僅用他們的思想就能“說話”。
新療法
歐文和他的同事們希望，有一天，他們正在開發的新fMRI技術將幫助醫生確定哪些患者有意識但被困在沒有反應的身體中，從而為患者的康復潛力提供更可靠的指標。研究人員報告說，他們那位在腦海中打網球的患者後來從她看似植物人的狀態中有所改善。歐文指出，透過用fMRI掃描她的大腦，醫生們在她表現出任何外在的身體跡象之前很久就能夠判斷出她正在康復。早期發現腦損傷患者的康復潛力可能會導致替代療法，例如更積極的藥物或手術干預，以及鼓勵社互動動，例如家人探望。
歐文的團隊目前正在設計一種協議，透過採用與其最初對網球運動員的測試相同的基本原理來與植物人患者的思維“對話”。“如果患者想象打網球，這意味著‘是’。如果他們想象在家中的房間裡走動，這意味著‘否’，”歐文說。不同的想法會點亮或啟用大腦中的不同區域。透過對健康受試者的一些練習，研究人員已經學會在一分鐘內區分僅憑思想產生的“是”和“否”反應。醫生們現在正準備在一位他們已經發現有意識的植物人患者身上測試他們的技術。如果他們成功了，他們將有史以來第一次與被禁錮的人“交談”。
與任何新技術一樣，需要幾年的時間才能瞭解如何在臨床環境中最好地使用fMRI，目前，研究人員繼續拒絕大多數掃描腦損傷患者的請求。“這是不道德的，因為我們還沒有完成我們需要完成的研究，以絕對確定我們對掃描的解釋是正確的，”赫希說，她每天都會收到來自憂心忡忡的家人的電子郵件。“這真是令人心碎，有那麼多人想了解他們無法回應的親人的認知生活。”
目前，使用fMRI診斷或與腦損傷患者交流將繼續僅在少數致力於研究意識障礙的研究實驗室中進行。赫希和歐文都表示，研究腦損傷的研究人員的資金匱乏。裝置很昂貴——一臺能夠進行功能掃描的最先進的MRI掃描器花費數百萬美元——科學家們還沒有弄清楚使用這項相對較新的技術的最佳方法。但是，隨著能夠與植物人患者交流的可能性即將來臨，研究人員希望他們的工作最終將導致被禁錮的思維得到廣泛解放。
“這不是每家醫院都能立即開始做的事情，”歐文說。“但我們希望開發這項技術，以便我們能夠使其更容易且人人可用。”