《環球科學》雜誌社供圖
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昏迷病人無法對外界刺激做出反應，看上去早已失去了意識。但科學家發現他們大腦深處潛藏著隱匿的意識，這很可能是他們能否甦醒甚至康復的關鍵。
1.神秘的昏迷
一個醫療小組圍在瑪麗亞·馬祖爾克維奇（Maria Mazurkevich）的病床四周，所有的目光都聚焦在她身上——而她卻什麼都沒做。7月里炎熱的一天，30歲的馬祖爾克維奇被哥倫比亞大學紐約長老會醫院收治入院。在入院前數日，她在家中突然喪失了意識。起因是大腦血管破裂，出血區域對她大腦的關鍵區域造成巨大壓迫。彼時，醫院神經重症監護室的醫護小組正在尋找能表明馬祖爾克維奇可以聽到他們的任何跡象。她當時還需要機械呼吸機輔助呼吸，生命體徵平穩，但沒表現出任何具備意識的跡象。
馬祖爾克維奇的父母也在她的病床邊問道：「我們能和女兒說話嗎？她聽到我們說話了嗎？」但她好像什麼都不知道。在兩位作者中，克拉森醫生是馬祖爾克維奇醫療小組的成員。當他要求馬祖爾克維奇睜開眼睛、舉起兩根手指或者動動腳趾時，她一動不動。她的雙眼也不會跟隨視覺線索移動。然而，她的親人仍認定她還「在那裡」。
馬祖爾克維奇確實「在」。醫療小組給她做了腦電圖（EEG）——通過在頭部放置傳感器來監測大腦的電活動，同時要求她「持續開合右手」，然後「停止開合右手」。儘管馬祖爾克維奇的手沒有任何動作，但在兩種命令下，她的大腦活動模式表現出了差異。大腦的反應清楚地表明，她察覺到了這些指令，並發現這兩種指令是不同的。此後大約過了一周，她的身體開始跟上大腦的步伐。伴隨著細微的反應，馬祖爾克維奇開始漸漸甦醒過來。不到一年，她幾乎完全康復了，身體和認知能力都沒有出現重大缺陷。現在，她已經成為一名藥劑師。
2.隱匿的意識
馬祖爾克維奇的經歷展示了「隱匿意識」（covert consciousness）的存在：一種大腦能在一定程度上表現出理解外部世界、身體卻沒有反應的狀態。當醫生使用先進的腦成像方法或複雜的腦電活動監測技術，對表現為昏迷或其他無反應狀態的病人進行評估時，高達15%~20%的病人能表現出具備隱匿意識的跡象。但多數能探測到隱匿意識的技術和方法，直到近期才得到完善。
這些方法正在改變我們對昏迷和其他意識障礙疾病的理解。而我們在哥倫比亞大學的研究也表明，對於早期就發現擁有隱匿意識的病人，最終能完全恢復意識和認知功能的可能性更高。如果是在幾十年前，這些發現可能會讓絕大多數神經科醫生和神經科學家大吃一驚。由此可見，識別這種隱藏的意識狀態，以及研發如何與處在這種狀態的病人交流的方法極為重要。
昏迷病人的標準定義為無意識、無法被喚醒、沒有任何知覺或與外界環境互動的跡象。與處於深度睡眠中的人相比，由嚴重腦損傷導致昏迷的病人可能看起來並沒有差別，只是大多數昏迷的病人不能自主呼吸，需要依靠呼吸機和人工氣道的輔助。
一些人認為陷入昏迷很容易恢復，或者反之，認為昏迷後，人就進入了一種「活死人」狀態——這兩種極端的認知都是錯誤的。對於這種現象，電影、小說等作品對於昏迷的通俗描述或許應該承擔一部分責任。例如，在電影《殺死比爾》中，烏瑪·瑟曼飾演的新娘突然從長期昏迷中醒來，在沒有任何餵養管輔助進食的情況下，她看起來營養充足、狀態良好，在數小時內就完全恢復了體力。然而，現實遠比電影情節更具挑戰性，昏迷病人漫長的康復之路，總是伴隨著各種頻發的醫療併發症、身體機能退化等問題。他們恢復的進程在緩慢地小步前進，但也不得不走上許多回頭路。嚴重腦損傷後昏迷的病人通常需要留置胃管以獲取營養，接受氣管切開術以通過頸部的人工氣道呼吸，而後還要經歷數周至數月的康復階段。但身體恢復的過程總是多變且不可預測，即使對於像馬祖爾克維奇一樣最終恢復生活自理能力的人來說，也是如此。另一方面，對昏迷病人過於悲觀的看法也是不準確的，人們可能會認為所有這類病人都註定無法從昏迷中甦醒，直到最終離世，或者他們即使活下來也會伴有嚴重殘疾。但對於一些病人而言，即便經歷了長時間昏迷，他們仍有可能恢復意識、溝通能力甚至生活自理能力。
隨著時間的推移，醫學界對昏迷和意識的看法已經發生改變。在20世紀60年代，神經內科和神經外科醫生注意到，一些昏迷的病人睜開了眼睛，但沒有表現出與周圍環境的交互。許多此類病人一直保持這種狀態直至離世，這使得一些臨床醫生認為，一旦以這種方式失去意識，就不可能再恢復。
然而，在20世紀90年代，關於「永久性」植物狀態的病人恢復意識的報導開始出現在醫學文獻中。不同於昏迷，在植物狀態下的病人可以睜閉雙眼，但他們仍然無法做出自主反應。這些報導推動神經重症監護和康復醫學領域發展出了更精細的分類，比如微意識狀態。這一狀態的特徵是具備非言語反應，比如用眼睛追蹤物體，或間歇性遵從指令。醫生發現，病人的預後與所處的這些狀態有關。例如，從植物狀態轉變為微意識狀態的病人進一步康復的可能性更大。
在重症監護室，能及早發現並預測意識恢復往往是生死攸關的問題。因為通常家屬需要在病人受傷後的10~14天內決定繼續還是停止生命維持治療——此時外科手術是支持長期輔助呼吸和臨床營養的必要治療方法。此外，對於隱匿意識的診斷還可能會影響照護目標、疼痛管理、臨床醫生和家屬的床旁診療操作和護理行為、抑鬱和焦慮管理等相關的臨床決策。
3.理解和診斷
那麼對於臨床醫生和病人家屬，要如何理解隱匿意識呢？我們可以從閉鎖綜合徵的視角來了解一些概念。閉鎖綜合徵的病人可能保留了正常或接近正常的認知，但無法支配身體執行大多數運動動作。這一病症說明了僅基於運動功能去判斷意識、思維能力和情緒表現的局限性。1966年，神經病學家弗雷德·普拉姆和傑羅姆·波斯納在他們的專著《昏迷和木僵的診斷》（The Diagnosis of Stupor and Coma）中創造了術語「閉鎖」。他們將大仲馬的經典作品《基督山伯爵》中的諾瓦蒂埃·德·維爾福描述為「一具有著靈動雙眸的屍體」。在臨床實踐中，閉鎖綜合徵的病人通常無法移動他們的四肢，但許多人可以穩定地控制他們的眼球上下移動，從而響應口頭指令。一些病人也能眨眼或者做出其他細微的面部運動。
以閉鎖狀態生活的體驗，被《ELLE》雜誌的編輯讓-多米尼克·博比生動地描繪了出來。1995年，讓-多米尼克·博比突發中風，中風阻斷了從大腦運動皮層到脊髓和四肢的信號傳遞，也導致他失去了說話和移動四肢的能力。此後，他開始用眼球的移動來與他的語言治療師交流，並撰寫了一本回憶錄——《潛水鐘與蝴蝶》（於1997年出版）。這本書捕捉到了閉鎖綜合徵病人可能會經歷的恐懼、挫折和希望。值得一提的是，一些處於閉鎖綜合徵狀態的病人曾述說自己的生活很有意義。
而隱匿意識狀態的病人完全喪失了外在的運動反應，遠甚於閉鎖綜合徵的病人。但這並不意味著他們也喪失了內心世界。2006年，美國西安大略大學的神經科學家阿德里安·M.歐文和同事檢測了一名有嚴重創傷性腦損傷的年輕女性，該病人擬診為植物狀態。醫療團隊使用功能性磁共振成像（fMRI）掃描對她進行了評估，該技術是通過追蹤大腦中的血液動力反應來顯示腦中的激活區域。在掃描過程中，臨床醫生要求她想像自己正在打網球或正走過自己的房間。令歐文和同事驚訝的是，這位女士的大腦活躍程度與健康志願者相當。而對比網球任務與步行任務，她的大腦活動模式也表現出兩種不同的狀態，這表明她可以有意識地改變自己的大腦活動模式。
此後，臨床醫生在世界各地的病人中發現並確認了隱匿意識的存在，而這些病人有著不同類型的腦損傷。2017年，麻省總醫院重症監護室接收了一批嚴重腦損傷病人，他們看起來對外界毫無知覺，但臨床醫生卻在他們身上同樣發現了隱匿意識。這表明隱匿意識不僅會發生在病人昏迷數周之後，也可能發生在近期受傷的急性期病人身上。為了診斷隱匿意識狀態，臨床醫生使用不同的行為任務，比如要求病人開合雙手，或者想像自己正在游泳，同時他們藉助腦電圖或功能性磁共振成像記錄病人在執行這些任務時的腦響應。儘管使用的方法有所不同，但世界各地的多個研究小組已經能再現這些腦響應。具有隱匿意識的病人在被要求移動身體部位或想像做某項活動時，可以有意地改變他們的大腦模式。但從表象上看，他們的身體並沒有表現出任何試圖完成指示運動的跡象。
然而，我們對這種認知功能超過運動表達的狀態仍然知之甚少，而腦電圖和功能性磁共振成像技術也都有局限性。這些方法可能無法在一些後來恢復意識的病人中檢測到有意的大腦活動。同時，這兩種技術還可能受到鎮靜藥物的干擾，而鎮靜藥物是保障大多數危重病人安全或舒適的前提。此外，功能性磁共振成像通常需要一個專門的機房。這意味著，想要做磁共振掃描，就需要將身體狀況不穩定的病人從重症監護病房轉移到機房中，這一過程很可能會置他們於危險之中。還有一個問題是，磁共振成像的重複測量過程並不容易，因此它只能提供短時間內病人意識水平的快照。腦電圖的設備倒是可以經常放在病床旁進行檢測，它能在不同的時間內捕捉意識水平的快照——但是這種方法也有不足。重症監護室里其他醫療設備產生的電子噪聲會影響腦電圖讀取到的信號，導致測試反映的是偽跡而不是真實腦活動。
儘管這兩種方法仍然需要改進，但已有充分的證據表明它們可以用來診斷隱匿意識，它們也已經在美國（2018年）和歐洲（2020年）的臨床指南中得到認可。如我們研究小組在2019年發表的工作所展示的（2022年也再度證實），如果能在病人腦損傷後的早期探測到隱匿意識的存在，就可以預測病人在隨後也能出現意識恢復的表現。預測還可以具體到行為的恢復、長期功能的恢復以及恢復的速度。而在此類研究突飛猛進的基礎上，一群科學家於2019年共同發起了「昏迷治癒行動」。這是一個由神經重症監護學會牽頭的國際合作項目，旨在引導醫療資源和公眾關注這一疾病，達成研發促進意識恢復新療法的目標。
神經病學家正嘗試開發一種測試手段，用來判斷哪些病人可能處於隱匿意識狀態，從而為選出的病人做進一步的腦電圖和功能性磁共振檢測。雖然世界各地的實驗室正在努力開發這種篩查方法，但進展緩慢。這是因為隱匿意識出現的結構和功能性機制尚不明確，臨床醫生無法明確具體需要尋找些什麼。最近的研究表明，腦損傷切斷了丘腦——一個在身體和大腦之間傳遞運動信號和感覺信息的區域——與負責高級認知功能的大腦皮層之間的聯繫，這可能是造成這種情況的原因。然而，導致病人運動功能障礙、同時卻具有隱匿意識的，可能並非單一類型的損傷，而是多部位出現的多種損傷的組合。嚴重腦損傷病人的意識水平會經常波動，也使得檢測隱匿意識的臨床工作進一步複雜化。這種意識水平的波動意味著單次評估可能會遺漏重要的信號，因此病人可能需要接受多次測試。
4.與昏迷者溝通
基於最近有關隱匿意識的發現，研究人員正試圖藉助腦機接口設備與這些病人重新建立聯繫並進行溝通。當醫生要求病人在電腦屏幕上移動滑鼠光標時，這些設備可以記錄病人大腦的電活動。通過「訓練」，計算機將「學習」識別病人試圖向左、向右、向上或向下移動光標時腦中產生的生理信號。一旦訓練完成，腦機接口設備就可以通過識別大腦模式來幫助病人用意念控制光標。這些病人甚至可以用這種方法來選擇字母，實現拼寫出單詞。
顯然，腦機接口設備將是隱匿意識病人與外部世界溝通的理想途徑。但若想使用這種技術，還需要克服巨大的挑戰，特別是對那些急性腦損傷病人而言。這些病人的持續注意能力可能已受到損傷，因此長時程的腦機接口訓練通常不太可行。此外，重症監護室繁忙嘈雜的環境也不是進行腦機接口訓練的理想場地。回到本文開篇描述的案例，儘管馬祖爾克維奇具有隱匿意識，而且她最終恢復情況極好，但她在當時也沒能激活腦機接口，實現與醫療團隊或家人的溝通。
事實上，隱匿意識病人與外界的溝通也可以通過功能性磁共振成像技術實現。幾年前，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的認知心理學家馬丁·蒙蒂曾研究過一組無行為反應的病人，他嘗試用磁共振成像法判斷他們是否具備隱匿意識。蒙蒂想探究的是，通過識別不同的功能性磁共振激活模式，判斷病人是不是可以準確地回答出「是」或「否」。這項工作需要實時地分析成像數據，因此需要協調大量不同種類的技術。參考歐文在2006年的研究，蒙蒂也讓病人想像自己正在打網球或者正走過自己的公寓。不同之處在於，蒙蒂並非單純地尋找大腦活動的信號，他更想知道病人對問題的理解能力是否好到可以做出準確的應答。他告訴病人，如果一個問題的答案為「是」，那麼就想像自己正在打網球；如果答案為「否」，那麼就想像正走過自己的家。最終，蒙蒂在研究對象中識別出一位能使用這種方案進行穩定交流的病人——他創建了一種大腦活動模式用於回答「是」，另一種模式用於回答「否」。儘管對於這一方案能否擴展到更廣泛的應用還存在疑問，但他的研究表明，與處於隱匿意識狀態的病人進行溝通是可能的。
若想進一步改善與隱匿意識病人的溝通，需要在床旁使用可靠的工具來識別他們。目前，許多研究團隊正在開發更先進的溝通技術，比如腦電圖技術，因為它更容易納入重症監護室的臨床常規中。而在使用腦機接口設備時，也可以結合大腦活動信號之外的生物信號，比如心率，這樣就可以通過算法解碼病人控制計算機的意圖，提高識別的準確性。
對隱匿意識的診斷和探索，除了能解決救護危重病人這一緊迫的問題外，還具有探索人類心智的潛力。意識是我們之所以為人這種體驗的根本，但在隱匿意識狀態下，意識與行為卻是分離的。那麼隱匿意識病人的內在精神生活是什麼呢？可以說，對隱匿意識的檢測從根本上影響了我們對個體人格和自主性的抽象理解。目前，我們還無法通過腦機接口與隱匿意識病人進行深入交流。而迄今為止，那些恢復了溝通能力的隱匿意識病人在之後接受採訪時，都表示不記得有隱匿意識的經歷。比如，馬祖爾克維奇並不能回憶起她在重症監護室昏迷那段時間裡的任何事情。因此在很大程度上，隱匿意識的經歷仍然是一個謎。
但不管隱匿意識的發生機制如何神秘，醫生都必須利用所有可用的技術和資源，在那些似乎沒有任何反應的病人身上尋找是否有意識存在，這是對醫生的道德約束，它並不神秘。在「昏迷治癒行動」的引導下，增加獲取這些技術和資源的機會已是醫學界的一個基本目標和挑戰。有了這些工具，我們可以期待一個所有隱匿意識病人都能為自己發聲的未來。
（撰文：揚·克拉森、布賴恩·L.埃德洛）
（本文譯者臧迪，是復旦大學附屬華山醫院神經外科的博士生，研究方向為意識缺失狀態的神經基礎、意識障礙的神經影像診斷與神經調控治療）
來源： 光明日報
