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對於那些在嚴重腦損傷後倖存下來的患者，判斷實際意識水平已被證明是一個困難的過程。 而預後有時可能意味著生與死之間的區別。
新的研究表明，一些植物人患者能夠進行簡單的學習——這對於許多在其他傳統認知測試中失敗的人來說是意識的標誌。 這些發現今天發表在《自然神經科學》雜誌上（《大眾科學》是自然出版集團的一部分）。
為了判斷患者是處於有某種感知或有意識的運動證據的微意識狀態（MCS），還是已經陷入了既沒有感知也沒有有意識的運動的植物人狀態（VS），醫生傳統上會使用一系列測試和觀察，其中許多測試和觀察需要一些主觀的解釋，例如判斷患者的動作是否有目的性——例如，指示受損的飼管——還是隻是隨機的。
“我們希望有一種客觀的方法來了解另一個人是否有意識，”高階研究作者、布宜諾斯艾利斯大學整合神經科學實驗室主任馬里亞諾·西格曼說。
先前的神經影像學工作讓醫生感到驚訝，它顯示一些植物人患者在被要求想象進行諸如打網球之類的身體任務時，其前運動區域仍然有活動。在其他患者中，口頭提示引發了語言區域的活動。
“我們沒有更好的技術來評估這些個體的認知和大腦狀態，這真的令人震驚，”哥倫比亞大學的神經科學和心理學教授喬伊·赫希說，她沒有參與這項研究。
最近的研究表明，大約 40% 的植物人狀態診斷是不正確的。 這一驚人的統計資料再次強調了需要更好的工具來衡量那些通常難以量化的東西——意識。
訓練思維
為了研究植物人和微意識狀態患者透過經典條件反射學習的能力，研究人員借鑑了 19 世紀俄羅斯心理學家伊萬·巴甫洛夫的工作，他透過將聲音與食物的呈現聯絡起來，使他的狗在聽到鈴聲時流口水。 在這種情況下，他們發出一個音調，大約 500 毫秒後，向眼睛噴出一股輕微的氣流，這是一種輕微的不良刺激。 氣流會使患者眨眼或畏縮，這是一種自然反應，但在半小時內反覆試驗後，許多患者會開始預測氣流，僅僅在聽到音調後就眨眼。
如果兩個刺激同時發生，即使是意識較低的生物，例如蝸牛，也可以被訓練來等同這些刺激。 但是，將第二個刺激延遲超過 200 毫秒就足以證明某種學習，劍橋大學意識障礙研究小組的首席研究作者特里斯坦·貝金施泰因說。 他說，為了建立這種聯絡，即使時間間隔很短，“你需要有意識的處理”。
為了證明植物人和微意識患者表現出意識的程度，研究人員還對接受全身麻醉的人進行了測試（具體來說，是對接受丙泊酚進行內窺鏡檢查的患者）。 這些被認為完全缺乏意識的個體沒有表現出任何學習跡象。
更重要的是，目前對植物人或微意識的劃分並沒有決定患者的學習效果。 一些微意識患者的學習效果不如一些被歸類為植物人的患者，反之亦然。 “我認為人們普遍認為需要修改對這些患者進行分類的方式，”西格曼說。
新的學習檢測也引發了關於何時應將患者歸類為持續性植物人狀態的問題——在這種狀態下，康復的可能性不大——就像當時確定特麗·夏沃的情況一樣。 讓病人停止生命維持的決定通常部分基於醫生對康復的預測和對意識的評估。 如果“有人表明病人可以學習”，貝金施泰因說，“我認為這是一個非常明確的論點”來讓他們活下去。
新的康復跡象
這些發現也可能對患者康復具有實際應用。 貝金施泰因說，在開始時，“我們想測試學習能力和意識處理能力。” 但是，一旦研究開始，他們發現學習能力和速度在預測來年康復程度方面大約有 86% 的準確率。
他說，“如果你以一種微妙的方式思考這個問題”，他們可以改變他們的大腦網路——[顯示出]一些可塑性——這意味著至少有一些康復的空間。”
該領域的其他研究人員對結果感到鼓舞。“這是一項非常重要的研究，”赫希說。“我們對經典條件反射所涉及的神經迴路知之甚少，”她說，但“使用學習正規化來預測患者是否會[康復]可能是一個重要的想法。”
研究人員希望類似的測試能在世界各地的醫院得到廣泛採用。 作者指出，功能性磁共振成像 (fMRI) 機器和其他診斷測試可能很昂貴，而且在許多地方難以獲得。 大部分測試是在阿根廷完成的，那裡的成像能力可能不如美國或英國。 對於這個測試，“你只需要兩根電線，花費 100 美元，”西格曼說。 “實際上，它具有很強的影響。”
同時也是哥倫比亞大學成像和認知科學專案主任的赫希仍然認為，“功能成像仍然是首選工具”，因為它能夠揭示“隱藏在這些患者體內，但透過[傳統的]床邊測試無法觀察到的認知過程。”
西格曼仍然對宣佈該測試萬無一失持謹慎態度，但他斷言他們的結果可能只有兩種含義：要麼患者“有意識，要麼測試是錯誤的”。 確定我們自己以外的任何事物是否真的具有意識會很快陷入一場哲學辯論。“最終這是一個極其困難的問題，”西格曼說。 但他希望他們的簡單測試將有助於為更明確和準確地評估嚴重腦損傷患者的意識鋪平道路。
測試治療
一些植物人或微意識患者可以學習的發現，對所有人來說並不感到意外。 最近，植物人患者的認知過程 fMRI 結果陸續出現，這導致了神經認知康復研究網路的首席研究員約翰·懷特（他沒有參與這項研究）質疑了分類系統本身。 可能是植物人和微意識患者之間存在“明確的界限”，“但我們的工具太粗糙，無法告訴我們誰在界限的哪一邊，”他說。 或者可能是意識的類別沒有那麼容易定義。“似乎很可能人們可以擁有能夠做某些事情的神經迴路，而[另一些]則不能。”
基於不同能力（而不是當前基於無法證明的能力的標準）評估患者的這種模糊的未來，引入了更多的道德陰影。 如果醫生不能再給出一個關於患者是否有意識的黑白分明的答案，而是必須對認知能力進行復雜的、灰色地帶的評估，這將留下不確定的標準“來支援我們的倫理決策”，懷特說。
目前的發現——以及懷特和他的團隊所做的研究——強調了每個植物人或微意識狀態患者的巨大個體差異。 懷特最近的研究表明，諸如安眠藥（唑吡坦）之類的藥物可以幫助植物人患者恢復意識，但它並沒有被證明是萬能的。 懷特指出，即使是一些被發現對某些患者有效的治療方法，也不會對每個人都有效。
然而，對於西格曼和貝金施泰因來說，他們發現即使是一點點學習也提供了一線希望。“表明某人可以在半小時內形成記憶是一種開始的方式，”貝金施泰因說。“如果我們能夠使用這種基本的關聯正規化並在此基礎上構建，那麼它可能成為一種康復形式，”他補充說。“這就是我們努力的方向。”