探尋隱藏的意識

我們都焦慮地站在瑪吉·沃森的床邊，試圖確定這位 23 歲的患者是否能夠與我們交流。自從那場災難性的中風使她幾乎完全癱瘓以來，已經過去了近兩年。我們問她，站在她床腳的女人是不是她的母親，並指示她如果是，就向下看。我們等待著，仔細地觀察著瑪吉。幾秒鐘後，她回答了，左眼緩慢地向下凝視。這個動作很細微但很 deliberate——一個清晰的反應，充滿了意義和情感。

這是一個驚人的突破。瑪吉中風後治療她的大多數醫生認為她處於植物人狀態，在這種狀態下，人們的眼睛是睜開的，但他們對自己、他人或周圍環境沒有意識。這樣的患者通常被家人視為已經失去，無法康復。然而，一位醫生診斷瑪吉處於微意識狀態 (MCS)，在這種狀態下，人們表現出不一致的意識跡象，例如今天回應他們的名字，但第二天卻不回應。這位細心的醫生注意到，有時——但只是有時——瑪吉會用她的左眼追蹤移動的物體。

因此，瑪吉和她的母親南希來到紐約市的威爾康奈爾醫學院看我們，我們在那裡一直在研究大腦如何從所謂的意識障礙中恢復。這個標籤涵蓋了一系列狀態，包括昏迷、植物人狀態、MCS 和所謂的閉鎖綜合徵 [見下方框圖]。

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南希同意讓瑪吉參與我們的研究，也同意讓我們在這裡講述她們的故事。在對瑪吉進行評估的過程中，南希瞭解到她的女兒確實有意識，並且她知道南希是誰。有了這些資訊，南希得以讓瑪吉獲得更好的康復護理。母親和女兒一起進行了言語和藝術治療。在瑪吉於 2015 年 8 月因肺炎併發症去世之前，她正在恢復一些互動能力，甚至說出了幾個詞——如果南希接受了最初的關於她女兒處於植物人狀態的診斷，這些都是不可能實現的。

瑪吉的案例提出了我們在醫學界和社會大眾在面對那些看起來無意識或幾乎沒有反應但可能仍然具有高階認知功能的患者時所面臨的許多倫理和科學挑戰。歷史上，這些人一直被貶低為只不過是“託管護理”，但我們現在有了更好的選擇：改進的影像技術、使用深部腦刺激的干預措施和某些藥物正在為識別和接觸嚴重腦損傷患者中的有意識患者提供新的方法。隨著我們能力的提高，我們幫助這些人重建因傷病而中斷的關係的義務也隨之增加。

太少，太早

瑪吉在 2006 年，也就是她從史密斯學院畢業前一週受傷。在附近一家醫院為生命而戰時，她的同學們都戴著藍色絲帶以紀念她，她在缺席的情況下獲得了西班牙語學位。瑪吉不顧一切地度過了最初的幾周，她的母親無視了一再要求停止或撤銷護理的請求。瑪吉從重症監護轉到康復中心，再到療養院，並在那裡徘徊——在大多數比她年長几十歲的患者中——直到她來到紐約。

可悲的是，瑪吉的旅程是典型的。在接受了出色的、救命的急救護理後，意識障礙患者通常會在預後尚不明確之前就被轉入不太積極的治療。在《思想的權利：腦損傷、倫理與意識的鬥爭》（劍橋大學出版社，2015 年）一書中，我們中的一位（芬斯）記錄了瑪吉的故事，以及我們的醫療保健系統如何傾向於邊緣化嚴重腦損傷患者，假定什麼都不能做，或者也許不應該做。為這本書採訪的 50 多個家庭分享了腦損傷親屬經常遭受過早姑息治療建議的經歷。如果他們確實設法獲得了康復資格，那也是太少、太早；許多人在出院時並不完全穩定，並且仍在與持續存在的醫療問題作鬥爭。

最終，許多意識障礙患者像瑪吉一樣，最終住進了療養院，這可能會危及他們的生命。慢性護理機構通常裝置簡陋，無法提供這些患者需要的複雜醫療監護。而且由於他們沒有接受進一步的康復治療，療養院的護理限制了他們康復的潛力。從植物人狀態自發改善的情況在最初損傷型別的 3 個月到 1 年後變得罕見。不過，在此之前，一些患者確實開始從植物人狀態中恢復，轉變為微意識狀態。

不幸的是，這種轉變可能會被忽視。比利時列日大學的卡羅琳·施納克斯和她的同事在 2009 年進行的一項值得注意的研究發現，在被認為處於植物人狀態的 44 名患者中，實際上有 41% 處於微意識狀態。這種令人震驚的錯誤率可歸因於幾個因素。MCS 的診斷標準直到 2002 年才存在，而且對於忙碌的護理人員來說，很難觀察到只是偶爾突破的意識。部分原因也可能源於美國的安樂死運動。1976 年，新澤西州最高法院首席法官理查德·休斯為移除凱倫·安·昆蘭的呼吸機辯護，因為她“沒有恢復任何認知或知覺生命的現實可能性”。

這種觀點僅適用於像昆蘭那樣永久處於植物人狀態的人。但它經常被擴充套件到更多患有不同意識障礙的患者，他們可以改善——有時是顯著地改善，甚至在最初的腦損傷發生幾十年後也是如此。也許最著名的例子是特里·沃利斯，他在車禍後處於微意識狀態 19 年，然後才恢復語言和接近正常的認知能力。在過去的幾年裡，我們做出了巨大的努力來建立與瑪吉的可靠溝通，她取得了顯著的進步，儘管是不穩定的。詳細瞭解她的損傷——以及它們對她的康復構成的獨特挑戰——表明，常規忽視微意識患者在科學上令人困惑，並且在倫理上存在問題。

重獲意識

瑪吉原本是一位健康的大學四年級學生，但她遭遇了一起罕見的、原因不明的事件。一個巨大的血栓阻塞了唯一一條向她大部分腦幹供血的動脈，在那裡造成了大範圍的損傷。由於幾乎所有通往她脊髓的下行運動纖維都通過了受損區域，她幾乎失去了移動身體任何部位的能力。瑪吉的大腦幹大面積損傷還損害了附近的結構，這些結構通常會將覺醒輸入從腦幹傳送到皮質丘腦系統，從而支援清醒期間的整體活動水平。

此外，瑪吉在兩側丘腦的中央區域（大腦底部的卵形團塊，充當一種資訊樞紐）也有兩處小但位置關鍵的損傷。特別是中央丘腦神經元與額葉皮層有廣泛的連線，額葉皮層執行許多工，包括計劃。在任何多灶性腦損傷中，中央丘腦神經元接收的輸入較少，因此，在結構和功能上都會受到損害，但在瑪吉的案例中，它們也受到了直接損害。本質上，她表現出許多嚴重腦損傷患者面臨的中央丘腦核心問題的更嚴重版本。

這些神經元形成了被稱為前腦內側環路的關鍵節點——連線丘腦、額葉皮層和基底神經節 [見上圖]。整個網路有助於調節覺醒水平，並在清醒期間分配注意力。透過這種方式，它可以支援廣泛的認知功能。研究表明，讓前腦內側環路重新上線對於恢復意識至關重要，其功能水平與患者的行為恢復水平有關。但是，在嚴重腦損傷後重新啟用中央丘腦神經元具有挑戰性，原因有二：不僅它們的物理連線較少，接收的刺激也比平時少，而且基底神經節某些部位的異常過度活動也會抑制它們的輸出。

此外，前腦內側環路並不是唯一發揮作用的網路。列日大學的神經學家史蒂文·勞雷斯和他的同事發現，意識恢復與後內側頂葉複合體 (PMC)（大腦額頂葉網路的主要組成部分）的代謝活動之間存在更強的分級相關性。該區域表現出人類大腦中最高的靜息代謝率。聖路易斯華盛頓大學的神經學家馬庫斯·雷切爾和他的同事假設，它支援預設模式網路，負責使用相關的背景資訊來維持和更新意識，並幫助我們解釋感覺和預測行為。預設模式網路還與自我監控和訪問個人記憶有關。

瑪吉的 PMC 沒有受到特定的損傷，但我們發現了證據表明，它與前腦內側環路協同工作，以支援意識的恢復。其他研究人員發現，丘腦和 PMC 之間改變的結構連線與行為結果在統計學上相關：兩者之間的連線越多，患者的意識就越強。科學家們還發現了功能聯絡。在實驗研究中，麥吉爾大學的研究人員麻醉了健康的志願者，然後給他們服用藥物以誘導意識瞬間。即使麻醉水平保持不變，受試者也可以響應指令，而這種短暫的覺醒與中央丘腦和 PMC 中更大的啟用有關。

解讀思想

瑪吉的中央丘腦損傷，加上她廣泛的腦幹損傷，為實現或認識到康復創造了一條非常具有挑戰性的道路。然而，最近，我們在評估嚴重腦損傷患者的能力方面取得了重大進展。現在我們可以要求他們執行特定的心理動作，並透過功能性 MRI、腦電圖 (EEG) 和相關技術檢視他們的反應（如果有的話）。即使在那些表現出有限或沒有明顯意識跡象的患者中，這些方法也可以提供意志和意識的證據。

第一個這樣的例子出現在 2006 年。西安大略大學的神經科學家艾德里安·M·歐文（現任職於西安大略大學）以及他在劍橋大學和列日大學的同事與一位在車禍後被認為是植物人的 23 歲女性合作。根據行為標準，她沒有表現出意識或對指令的反應。但是，當他們將她放入 fMRI 掃描器中並反覆要求她想象打網球時，生成的影像顯示額葉輔助運動區內有強烈而一致的大腦啟用模式。他們注意到，在被要求想象相同活動的健康志願者中，相同的部位也會亮起來。

我們的團隊在一些腦損傷患者（包括瑪吉）中使用了這種方法的變體。為了評估她登記資訊和做出反應的能力，我們最初要求她想象不同的運動任務。她的結果表明，當我們要求她想象游泳（這是她最喜歡的運動之一）時，她產生了非常強烈的大腦啟用模式。這些模式與正常受試者的模式相當。我們還發現，瑪吉可以啟用相同的區域來回答問題，例如從四張牌中選出撲克牌的花色或人頭牌。

起初，她的反應令人困惑。統計分析表明，她的答案不僅僅是偶然的結果，但它們似乎也不準確 [見下文“意識障礙”]。我們推測，也許她的回答在某種程度上被延遲了。因此，我們重新分析了資料，並發現了證據表明，她預期的回答晚了一個問題才出現。當我們把瑪吉的回答向前推一個問題時，它們是正確的。我們知道，像她這樣的孤立性中央丘腦損傷可能會減慢認知處理速度，但這一發現仍然令人驚訝——並且再次強調了評估像瑪吉這樣的患者的複雜性。

康復的希望

嚴重腦損傷後的結果是連續的，但研究人員已經確定了兩種型別的患者更有可能至少恢復一定程度的溝通能力。其中一個子集包括微意識患者，他們剩餘的皮質丘腦系統具有一定的基本儲備量，這可以透過腦成像來評估。2007 年，我們與各個機構的同事合作，幫助了一位處於微意識狀態六年的患者。

在六個月的時間裡，我們使用深部腦刺激 (DBS) 反覆將少量電流直接應用於他的中央丘腦。治療後，該個體恢復了口語、定向注意力的能力、運動控制以及咀嚼和吞嚥能力。DBS 方案激活了中央丘腦神經元，足以將患者從 MCS 中喚醒到最好描述為意識模糊狀態的行為範圍。透過持續的刺激——裝置在白天保持開啟狀態——他的收益持續了六年，直到他死於肺炎。

研究人員還研究了金剛烷胺等藥物，金剛烷胺是一種也用於治療帕金森病的抗病毒藥物，以及唑吡坦等鎮靜劑。這些藥物干預措施幫助其他幾位 MCS 患者恢復了溝通能力，無論是間歇性的還是作為更持久康復的一部分。與 DBS 方法類似，已知這些化合物可以啟用整個前腦內側環路的神經元。

相比之下，瑪吉例證了第二類患者——他們的大腦運動輸出系統受到非常嚴重的損傷，但皮質丘腦系統內的損傷較輕——他們可能更有機會恢復可靠的溝通能力，因為他們保留了更多的隱蔽認知功能。我們中的一位（希夫）提出了術語“認知運動分離” (CMD) 來描述他們。這些患者符合昏迷、植物人狀態或微意識狀態的行為標準，但當使用 fMRI 或 EEG 進行評估時，他們表明他們可以透過想象動作和產生特定的大腦活動模式來遵循指令。

更重要的是，這些測試無法完全揭示認知能力。這些患者無法像閉鎖綜合徵患者那樣發起溝通、提問或進行對話。但最近對睡眠和覺醒狀態期間的 EEG 活動以及腦代謝活動的研究有力地支援了這樣一種觀點，即 CMD 患者的大腦功能更接近於健康對照組受試者和閉鎖綜合徵患者，而不是隻能間歇性地溝通或遵循運動指令的微意識患者。

像瑪吉這樣的 CMD 患者，他們的認知能力與他們的運動功能分離，提出了最深刻的倫理挑戰。前腦內側環路的損傷，尤其是中央丘腦的損傷，會導致保持警覺和維持注意力的能力波動，這可能會使休眠的認知資源無法觸及。很難評估這些患者的意識，並弄清楚如何重建雙向溝通。

重新融合的權利

像瑪吉這樣的患者需要的不僅僅是生理上的重新融合才能康復。他們還需要社會的重新融合。目前，我們在醫療保健系統中隔離殘疾的有意識個體，對待他們好像他們沒有意識，並剝奪他們參與公民社會的機會。但這種機會是他們根據我們現行法律享有的基本人權。《美國殘疾人法案》和《聯合國殘疾人權利公約》都宣告，殘疾人有權最大限度地融入社會。

隔離是一個強烈的詞，我們謹慎地使用它。對於肢體殘疾，它可能意味著由於缺少坡道而無法進入公共場所。對於意識障礙，它是剝奪了聲音，這無異於意識的替代品。除非我們為意識障礙患者恢復某種形式的功能性溝通，否則他們無法重新融入社群。請注意同源詞——溝通和社群。一個促成另一個，並幫助意識障礙患者回到他們的家和家庭的中心。

物理學家兼小說家 C. P. 斯諾曾說過，“科學家們骨子裡就有未來。” 在考慮 CMD 患者的治療干預措施時，我們必須向前看。他們變化的覺醒和注意力水平意味著他們可能難以使用標準的輔助溝通技術。但在她去世之前，瑪吉已經順利地使用了一個帶有高解析度、快速閉路攝像頭的系統，該系統透過快速聽覺反饋改善了她的學習，並實現了一些溝通，她產生了向下看的眼球運動。這與她以前的情況相比是真正的進步，但這只是朝著與外部世界進行可靠互動邁出的一小步。

我們預計，現在與閉鎖患者一起使用的更快、更可靠的反饋技術將能夠幫助一些 CMD 患者進行可靠的溝通。一旦這些患者中的哪怕一位跨越了這個門檻，那也將是意義非常重大——甚至是歷史性的。在那個時刻，孤立、隔離和沉默將不再是他們的困境；對於長期以來權利受到限制的患者來說，權利將隨之而來。

意識障礙

昏迷
許多嚴重的情況——從中毒到心臟病發作到腦損傷——都可能導致昏迷，昏迷可能是作為一種保護神經元免於死亡的方式而進化出來的。昏迷患者不會睜開眼睛或對刺激（甚至是疼痛的刺激）做出反應。他們也沒有睡眠-覺醒週期。他們不表現出認知或運動功能。

植物人狀態
昏迷患者可以發展為植物人狀態，在這種狀態下，他們間歇性地睜開眼睛，但仍然沒有認知或運動功能。儘管許多患者確實從植物人狀態中甦醒過來，但在 3 個月到 1 年後，根據潛在原因的不同，植物人狀態被認為更有可能是永久性的。

微意識狀態
進入微意識狀態的患者開始表現出轉瞬即逝的意識跡象。他們有時可以遵循指令、做手勢或表現出其他非反射行為。例如，他們可能會在適當的時候微笑或大笑，或者回應自己的名字。

認知運動分離
這個擬議的類別將適用於一部分患者，這些患者看起來處於昏迷或植物人或微意識狀態，但在透過腦成像或類似技術檢查時，表現出清晰的認知活動。如果沒有允許此類患者回應和發起對話的雙向溝通渠道，就不可能衡量他們的意識水平。

意識模糊狀態
當人們恢復意識時，他們可能會經歷意識模糊狀態，在這種狀態下，他們看起來迷失了方向。這些患者的認知功能範圍有限，但尚無法使用標準的神經心理測量方法進行正式測試。

閉鎖綜合徵
在這種情況下，人們具有正常的意識，但存在嚴重的運動障礙，限制了他們的溝通能力。正如回憶錄和電影《潛水鐘與蝴蝶》所聞名的那樣，一些閉鎖綜合徵患者可以使用編碼的眼球運動進行交流，但新的腦機介面技術可能會為他們提供改進的選擇。這些患者很少恢復任何運動控制能力。