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利维坦按：在2007年电影《潜水钟与蝴蝶》（Le scaphandre et le papillon）中，主人公让-多米尼克·鲍比（Jean-Dominique Bauby，1952-1997）就是一名闭锁综合征患者。鲍比在1995年12月8日中风，20天后苏醒，却发现他的身体几乎完全瘫痪，只能控制自己的左眼皮，通过眨眼和外人交流。他用了两年的时间完成回忆录《潜水钟与蝴蝶》，整本书通过一名记录者按顺序念出法语字母表，鲍比用眨眼来选择需要的字母来完成。
电影《潜水钟与蝴蝶》剧照。图源：Science on Screen
试想，如果鲍比连左眼皮也无法控制，我们该如何认定他的意识状态？事实上，如果患者眼睛也瘫痪，则被称为“完全性闭锁综合征”，它也是闭锁综合征的一种特殊形式。虽然我们都知道心脏停止跳动早已不代表死亡，但对于我们俗称的“植物人”是否具备以及如何判断意识的存在，显然还有很长的路要走。
文/Roger Highfield
译/杨睿
校对/石炜
原文/mosaicscience.com/story/mind-readers
本文基于创作共同协议（BY-NC），由杨睿在利维坦发布
图源：Cédric Gerbehaye/Agence VU
我在Skype上视频采访了阿德里安·欧文（Adrian Owen），他说：“你可以想象一下，你醒来之后发现自己被困在了一个严丝密合的盒子里。这个盒子刚好只有你身体那么大，能把你装进去，但你又动不了。”
“盒子和你的身体完美契合，你的每一根手指、每一根脚趾都和盒子紧紧相贴。这个盒子很奇怪，你在盒子里可以听到周围发生的一切，但你的声音却传不到盒子外面去。事实上，这个盒子紧紧地贴在你的脸上、嘴唇上，你没办法说话，也没办法制造任何的噪音。虽然你可以看到盒子外发生的一切，但外面的世界却不知道盒子里在发生些什么。”
“在盒子里，你有足够的时间去思考。一开始被困在里面的时候就像一场游戏，一场奇怪又有趣的游戏。到后来，你整个人一直被困在盒子里。你看到、听到家人在感叹你可悲的命运。很多年之后，照顾你的人时不时会忘了打开电视。你一会儿觉得太冷，一会儿又觉得太热。你总是觉得口干舌燥，想要喝水。朋友和家人越来越不常来看你了。你的伴侣似乎也放弃了这段感情，开始了新的旅程。而你，只能面对这一切，什么都做不了。”
这就是我和欧文的聊天内容。当时，我人在英国伦敦，他在3500英里外的另一个伦敦，在加拿大韦仕敦大学。欧文的红头发和胡子在屏幕上占了很大的地方。他跟我描绘了那些无法发声的人要承受多少的折磨，他们都是他的病人。
“植物人”是醒着的，只不过没有意识。他们的双眼可以睁开，视线有时还可以移动。他们可以微笑，抓住别人的手，哭、呻吟或是发出嘟哝的声音。但他们对拍手毫无反应，无法回应别人说的话。他们能做的只是无目的的反射性动作。植物人似乎已经摆脱了过往的记忆、情感和计划，摆脱了让我们每个人能成为独立个体的这些品质。植物人思想的大门牢牢地关着。但当你看到他们睁开眼睛的时候，你总是在想：他们到底还有没有一丝意识？
10年前，这个问题的答案还是一个冷冰冰、加重语气的“没有”。但现在不一样了。欧文借助脑部扫描仪发现，有些人可能只是被困在自己的身体里，但他们还能进行不同程度的思考，有不同程度的感受。令人倍觉讽刺的是，近几十年来由于重症监护、医疗技术的兴起和成功，意识障碍的患病人数在急剧增加。就算挽救大脑要比挽救心脏难得多，现代医学仍然在治疗灾难性伤害方面做得越来越好。
如今，世界各地的诊所和疗养院都有思维被困住、受损或是减少的患者；仅欧洲每年就有约23万新的昏迷病例发生，其中约3万人将长期处于植物人状态。这些植物人是现代重症监护领域最悲惨、成本最高的存在。
欧文更是对这一点了解得十分深刻。1997年，他的一个好朋友安妮和平常一样骑车去上班。但她头部的一根血管上有一个“定时炸弹”——脑动脉瘤。安妮才骑了5分钟，她脑部的动脉瘤就意外破裂。安妮撞上了一棵树，再也没能恢复知觉。
这场悲剧给欧文带来了巨大的打击，但安妮的意外也改变了他的一生（注：安妮至今仍是植物人）。欧文开始思考，是否有办法确定这些患者中哪些人是处于无意识昏迷状态，哪些处于有意识的昏迷状态，而哪些又处于两者之间呢？
同年，他调职来到了剑桥大学医学研究委员会的认知与脑科学组。这里的研究人员利用各种扫描技术：一种是正电子成像术（PET），突出显示大脑中不同的代谢过程，如氧和糖的消耗使用；另一种是功能性磁共振成像（fMRI）技术，能够通过检测血液流动的微小波动来揭示大脑中活跃的中心部位。欧文想知道，他是否可以利用这些技术与那些像他朋友一样，被困在有、无知觉状态之间的患者进行交流。隐藏在背后的核心问题看起来很简单：我们怎么知道另一个人是有意识的？
照片中这名男子是持续性植物人。但病人家属一直坚信他们见过他有意识的证据。家属自费将患者送到了列日市，想确定他是否是闭锁综合症。图源：CédricGerbehaye / Agence VU
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半个世纪以前，如果你的心脏停止跳动，即使你在移送太平间时可能已经完全恢复了意识，但你同样可以被“宣告死亡”。这很有可能就是历史上那些荒谬的“复活”故事的真相。那些怕被这样稀里糊涂活埋的人就发明出了装有喂食管和响铃的“安全棺材”。在2011年，土耳其中部马拉蒂亚省的一个委员会甚至还宣布建成了一个带警报系统的停尸房，停尸柜的柜门可以从里面打开。
“死”到底是什么意思？一个人死的时候，到底应该由谁来宣告他的死亡？是神父？律师？医生？还是机器？欧文在巴西的座谈会上与藏传佛教徒讨论了这些问题。他惊讶地发现，他和藏传佛教徒都强烈地认同一点，那就是我们需要建立一个以世俗而非宗教观念为基础的科学伦理框架；科学本身应该能够定义我们所谓的“死亡”。
问题在于，“死亡”的科学定义和“意识”的定义都还没有得到解决。“临床死亡”（血液循环、呼吸停止）这个术语给人们造成了许多困惑。这个术语经常被身心二元论者提起，他们坚信灵魂（或自我）可以与身体分开，独立存在。但欧文解释说，如今，活着不再与心跳有关。如果我有一颗人造心脏，我死了吗？如果你用的是呼吸机，那你死了吗？无法维持独立生活难道就是死亡的合理定义？不！如果是的话，那我们在妈妈肚子里的那9个月里就都是“死的”了。
如果考虑那些被困在生、死之间昏暗世界里的人，还有那些意识游离的人、陷入“最小意识状态”的人，以及那些受重伤的植物人和昏迷患者，这个问题会变得更加复杂。20世纪50年代丹麦人工呼吸机诞生之后才出现了这样的患者。呼吸机重新定义了生命的终点，定义了脑死亡的概念，重症监护也由此诞生。在重症监护中，医生认为没有清醒可能的无反应和昏迷的患者会被当作“植物人”，放弃治疗。在病患治疗方面，诊断往往是最重要的。想要了解恢复的几率、治疗的好处，这些都取决于准确无误的诊断。
神经学家弗雷德·普拉姆（1924-2010）。图源：famous Portrait Artists
20世纪60年代，纽约神经学家弗雷德·普拉姆（Fred Plum）和格拉斯哥神经外科医生布赖恩·杰内特（Bryan Jennett）开展了理解、划分意识障碍的开拓性工作。他们是一对儿奇怪的搭档。杰内特在同事们眼中非常绅士，拥有出色的洞察力和分析头脑。普拉姆就更加不同凡响，他以诊断神经病症的特殊方式闻名，是一位德高望重、鼓舞人心的导师。普拉姆和杰内特的故事数不胜数。普拉姆会通过观察病人能否判断眼镜歪斜、一边袖子是否脱掉，来诊断病人是否患有半侧空间忽略症（一侧大脑半球的损伤会让人感觉身体的另一侧不复存在）。
普拉姆创造了“闭锁综合症”（locked-in syndrome）这个术语，描述病人意识清醒但不能移动也不能说话的症状。杰内特和普拉姆一起完成了格拉斯哥昏迷量表（Glasgow Coma Scale）来评估昏迷的深度，等级从3到15不等。杰内特再根据格拉斯哥预后评分量表（Glasgow Outcome Scale）衡量从死亡到轻度残疾的恢复程度。他们一起敲定了“持续性植物状态”（persistent vegetative state）这个术语：“患者双眼睁开、移动时偶尔会出现清醒期；患者的反应仅限于肢体的简单姿势和反射性动作，患者无法开口说话。”2002年，杰内特和一群神经病学家一起，用“最小意识（minimally conscious）”这个词来描述那些偶尔醒来、有部分意识的患者，这些患者表现出不稳定的意识迹象，他们有时能遵循一个简单的指令，有时可能又不能。普拉姆和杰内特共同开创了昏迷科学领域。但事到如今，我们仍然在喋喋不休地争论，到底谁有意识谁没有意识。
图源：维基共享资源
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欧文在一次公众活动中提到了这样一个例子。表演者做了十四年“你先跳”（You Jump First）乐队的主唱，他自信满满地站在舞台上，大声叫台下的观众举起左手。观众们乖乖地举起了左手。过了一会儿，他又要求观众举起右手。观众还是乖乖地听他话举起了右手。于是他说：“我知道你们是有意识的，因为你们都举起了手。”
在不计其数的医学电视剧和现实中，这样的测试比比皆是。表面看起来无意识的病人躺在病床上，医生握着他的手说：“如果你能听到我说话，就握紧我的手”。握紧代表的就是一种意志行为。欧文说，两个人之间能进行基本的互动是双方都有意识的唯一真实标志。那如果病人并没有握紧医生的手呢？这时候医生应该思考些什么呢？
电影《对她说》剧照。图源：youtube
在公众眼中，昏迷（昏迷coma这个词起源于希腊语“koma”，表示“深度睡眠”）就是指一个病人一动不动地躺在床上，闭着双眼，没有丝毫要醒来或有意识的迹象，病人只要最后醒过来了就能完全恢复。《对她说》（Talk to Her）和《二见钟情》（While You Were Sleeping）这些电影中的情节和插尿管、大小便失禁以及现实的不确定性相去甚远。昏迷中的人不能被唤醒，对疼痛、光或声音没有反应，也不会有正常的睡眠和清醒周期。
26岁的教师凯特·班布里奇（Kate Bainbridge）在患流感三天后陷入了昏迷。她的大脑脊髓顶部区域、脑干（决定睡眠周期）都发炎了。消除感染几周之后，凯特从昏迷中醒来，却被确诊为植物人。幸运的是，负责她的重症监护医生大卫·梅农（David Menon）恰好是剑桥新开设的沃尔夫森脑成像中心的首席研究员。欧文后来就是在这里工作。
梅农想知道植物人是否保留有认知加工元素，他和欧文讨论了如何用脑部扫描仪来检测这些元素。1997年，被诊断为植物人的4个月后，凯特成了剑桥研究团队的第一位植物人受试者。1998年，剑桥研究团队发表了一项出人意料的非凡成果。凯特不仅对人脸有反应，她大脑的反应与健康人的反应毫无区别！凯特脑部扫描结果中的红色斑点标志着大脑后部梭状回的活动，这个区域有助于完成面部识别。凯特复杂的脑成像（此次实验采用的是正电子成像术）揭示了“隐性意识”的存在。当然，当时的学者们还在争论，这种反应到底是一种反射还是患者有意识的标志。
这个实验结果不仅具有巨大的科学价值，对凯特和她父母来说更是意义重大。梅农回忆说：“这不仅排除了这类患者治疗中普遍存在的虚无主义，还能让医生决定继续对凯特采取积极的治疗方法。”
最初诊断过去6个月之后，凯特终于从这段痛苦的经历中苏醒了过来。她回忆说，自己确实有时能感受到自己和周围的环境。她每天都会醒来，再睡着，但和所有这类病人一样，她无法回应人们的问题。更糟的是，她经常会觉得口很渴，但没人能及时给她喂水喝。
她说：“他们说我感觉不到痛苦，他们错了。”有时她甚至会哭出来，却只被护士当作反射性的动作。她觉得自己被抛弃了，感到深深地无助。医院的人不知道她在护理上遭了多少罪。凯特觉得那些物理疗法是最吓人的。护士从来不会解释他们在对她做些什么。他们从她的肺部清除黏液时，她真的被吓得不轻。她后来写道：“我没办法告诉你那有多可怕，特别是从嘴里吸肺部黏液的时候。”她的痛苦和绝望变得如此之多，她甚至一度尝试屏住呼吸，想要结束自己的生命。“但我无法让我的鼻子停止呼吸，我连自杀都做不到。我的身体似乎还不想死。”
复苏后的凯特·班布里奇。图源：bbc
凯特说，她的康复过程并不像是一下子打开了灯迎来了光明，而是一个逐渐清醒的过程。她花了5个月的时间才能再次微笑。那时她失去了自己的工作，失去了嗅觉和味觉，失去了很多对别人来说可能很正常的东西。现在，她回到了父母身边，仍然身有残疾，需要坐在轮椅上。凯特病了12年后才又能开口说话。虽然对自己在最脆弱时受到的待遇感到愤怒，但她仍然感激那些帮助她摆脱困境的人。
她给欧文写了这样一张纸条:
“亲爱的欧文，请用我的例子告诉人们，扫描有多么重要。我希望有更多的人了解扫描的技术。我自己现在就是扫描技术的铁粉。在我没有反应、绝望无助的时候，是扫描告诉人们我还有意识，还在那里。扫描就像魔法一样，是它找到了我。”
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在醒着的状态下，人的大脑会通过各种感官获得大量的信息。为了充分利用这些有限的数据资源，我们祖先的大脑发生了进化，可以把注意力集中在飞来的矛、潜伏的狮子身上，而不是只能一眼看遍大面积的大草原景观。我们可以想象注意力的焦点会点亮大脑中的关键感官信息，这些信息之后会进入有意识的感知当中。我们把思维这个聚光灯朝向外部的世界，意识就是这盏灯的焦点，人清醒的程度则会调整这盏灯的亮度。
史蒂文·劳瑞斯：“大脑中并不存在‘意识区’这样的东西。”图源：La Libre.be
比利时列日大学昏迷科学组的组长史蒂文·劳瑞斯（Steven Laureys）就是寻求这种照明源的人之一。我采访他时，他坐在我面前，手里抓着一个小小的脑部塑料模型。模型表面有蓝色的岛状物，一个在前面，一个在后面。劳瑞斯把这个模型剖分成两部分，给我看内部更深的蓝色斑点。这是丘脑，是位于脑干上方的双侧结构，是体内感官信息的中继站。他解释说：“大脑中并不存在‘意识区’这样的东西。”但我们可以把那些无意识醒着的植物人的扫描结果和那些醒着还有完全意识的人的扫描结果进行比较，发现这两者的不同，最后归结为一个“意识网络”，也就是他手中塑料脑中的蓝色区域。
劳瑞斯还给我描述了一个思想实验。“如果我用手术刀去除蓝色区域，你就会一直醒着，可以呼吸、可以移动，但没有意识。”他解释说，其他哺乳动物也在不同程度上存在类似的网络，所以“‘其他动物是自动操控，只有人类是有意识’的说法不可能是真命题。基于我们目前对植物人的研究，我们可以知道，我们过去常常低估了意识。”
意识网络的观点和其他很多意识理论不谋而合，比如阿姆斯特丹神经生物学家伯纳德·巴尔斯（Bernard Baars）最先提出的“全局工作空间”（global workspace）论。这种观点实质上认为，意识来自于网络中遍布皮层的神经元，这个网络融合了感官信息，过滤出矛盾或是不必要的信息，由此创建成一个统一的现实图景。
这个观点完善了威尔康乃尔医学院尼古拉斯·希夫（Nicholas Schiff）的观点。希夫是一名神经学家，他最开始在普拉姆门下求学。希夫不仅把病人和家属的利益放在首位，在与意识障碍作斗争的同时对科学保持真诚，还力求平衡两者。他承认，“未知的还有很多。老实讲，很多时候连我自己也是错的。”
希夫以20世纪40年代对猫进行的开创性实验为基础，拼凑这个神经网络。这些实验表明，刺激丘脑可以让动物从麻醉中清醒过来，丘脑在大脑复杂的工作中有着至关重要的作用。研究还表明，从丘脑这个枢纽辐射到外皮（皮层）和大脑各个角落的一群关键神经细胞（丘脑板内神经元），在苏醒的过程中起核心作用。同样，它们也在昏迷中起着核心作用。它们比其他神经细胞更容易受到缺氧等情况的伤害，这可以解释为什么脑损伤会让人丧失意识。
希夫感兴趣的是这种传递如何标志着丘脑与周围的纹状体、额叶皮层相连。位于大脑更深层的区域被称为后内侧复合体（posterior medial complex），是植物人大脑中活动受损的网络。
大脑（CC-BY：Bret Syfert / Wellcome图片）
有意识、闭锁患者的丘脑和额叶会更加活跃。希夫和劳瑞斯确定了三种大脑回路，在丘脑、额叶和后内侧复合体中的回路，是意识的关键。
希夫在科学会议上详细阐述了这个神经结构，它被称为“中央环路（mesocircuit）”，包括两个连接丘脑和皮层的环路。中央环路中的一部分连接会刺激神经活动，另外的连接会减少或阻碍神经活动。总的来说，更高层次的意识其实就是这两个平行互动的大脑网络的动态结合。希夫和劳瑞斯还在验证这个理论。这个理论还揭示了一种可以人为让人头脑发昏的方法。多年来，他们进行了一系列非同寻常的实验，向世界展示了如何让人重新回到有意识的状态。
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半侧空间忽略症：图为右顶叶损伤的空间忽略症患者临摹出的图画。图源：ScienceBlogs
1995年，希夫研究了一名81岁、有意识障碍的女子。急性中风让她出现了半侧空间忽略症，无法确定右手是她自己的。在标准测试中，冰冷的水喷进她的耳朵，测量她反应不平衡的程度。希夫惊讶地发现，水几乎治愈了她所有的症状：“那是我的手！”她喊道。希夫认为，是寒冷刺激了她的内耳，内耳通过前庭系统控制平衡感，反过来又控制丘脑，将被中风破坏的网络重新连结在了一起。4分钟后，水没那么冰了，她也再次“失去”了她的手。
这个案例对希夫的基础神经科学研究很有帮助，让他知道如何通过刺激丘脑来增强大脑中的意识。在此基础上，希夫深刻地理解了一个自相矛盾的发现——一些植物人可以用镇静剂唑吡旦（zolpidem）唤醒。其中最著名的例子是南非的路易斯·维尔霍恩（Louis Viljoen），他因一场交通事故变成了植物人。1999年的某天，在约翰内斯堡附近工作的医生沃里·奈尔（Wally Nel）给路易斯注射了镇静剂，希望能缓解他抓挠床垫的行为。但路易斯并没有平静下来，他反而直起身来，微笑着说：“妈，我住院了吗？”
路易斯·维尔霍恩（中）与医生沃里·奈尔（右）。图源：gettyimages
希夫认为，这种药物可以抑制所谓的“中型多棘神经元”，这种神经元位于连接纹状体、苍白球和丘脑的中央环路部分。因为这些神经元会抑制丘脑，平息丘脑的活动，实际上就可以增强意识。就像一点点酒精一开始会让人兴奋一样，唑吡旦也可以帮助“打开，而不是关闭大脑中意识的门”。
希夫和劳瑞斯的研究显示，在给药前，脑中活跃的是睡眠或麻醉状态下的慢波神经活动，但在给药之后，脑电波慢慢同步，会变成有意识的人脑内经常看到的高频脑电波。正电子成像的结果也是一样的，揭示了这种药物如何增强脑部的新陈代谢。另一种抗帕金森药物，金刚烷胺（amantadine）也能引发类似的效应。劳瑞斯在列日的研究小组发现，处于最小意识状态的患者，有一半在给药后意识得到了轻微的改善。
意识网络还可以用电刺激来唤醒。劳瑞斯和他的同事最近完成了经颅直流电刺激（tDCS）的测试，借助头皮电极让弱直流电通过头骨，改变头骨下方脑组织的兴奋性。在20分钟内，研究人员对55名最小意识患者或植物人的部分中央环路进行了经颅直流电刺激。他们发现其中有15个人出现了意识的迹象。有部分几年之前就被宣布处于最小意识状态的患者对命令作出了回应。最引人注目的是，其中两名几个月前才被宣布为最小意识的患者，在经颅直流电刺激后能够以点头或移动眼睛的方式回应6个问题。
这是探索必须哪些环路参与才能唤醒大脑的有力途径。劳瑞斯解释说：“理论上来讲，经颅直流电刺激至少提供了另一种重新激活的方法，帮助受损的大脑恢复某些功能，甚至是在遭受严重伤害后的几年时间里仍然能派上用场。”然而，结果并不像直接刺激丘脑的结果那样显著。
2005年，希夫把他对意识循环的进一步理解应用到了38岁的男人吉姆身上，这名男子遭遇了抢劫殴打，陷入了最小意识状态。大多数时候吉姆都紧闭着双眼。他的家人也没有察觉到任何他还有意识的迹象。吉姆的困境似乎毫无希望。最后，吉姆的母亲都只能死心告诉医生“不用再抢救”了。希夫的想法却截然不同。
早在2001年，希夫就给吉姆做了功能性磁共振扫描。他的团队给包括吉姆在内的患者播放录音带，带子上是患者的亲属或所爱的人在回忆他们的过去。吉姆脑中语言处理区域的活跃模式接近正常状态，这表明吉姆的一些神经网络仍在工作。更详细的扫描结果显示，尽管他的大脑不够活跃，但他保留了大规模的语言网络。当他听到一个对他来说有意义的故事时，他的大脑就会活跃起来。这个发现激励了希夫，他再次燃起了他深思熟虑了10年的想法：利用深度脑刺激激活吉姆的丘脑会怎么样？
起搏器被植入了吉姆的脑部。由于经常向他的丘脑发送脉冲电流，他能够使用文字和手势，对外界的请求作出可靠的回应，正常饮食，用杯子喝水，执行简单的任务，如梳头等。希夫相信，一旦大脑开始重新与外部世界接触，修复的过程也会随之加快。
在接下来的6年时间里，在吉姆死于某些不相关的原因之前，他的意识状态都处于最小意识状态之上。希夫说，“他能持续可靠地用短句和人交谈，表达自己的意愿。他可以咀嚼、吞咽冰淇淋，可以出门闲逛。他的家人告诉我们，他回来了。”这件事还上了《纽约时报》的头版。吉姆的母亲告诉我，她“感谢奇迹的发生。最重要的是他可以说话了，他可以说‘我爱妈妈，我爱流行音乐’。上帝保佑那些好医生。我每次看到儿子都忍不住流下眼泪，那是开心的泪水。”
图源：CédricGerbehaye / Agence VU
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在列日市南部树木林立的大学校园里，劳瑞斯研究植物人已经有几十年的时间了。20世纪90年代，劳瑞斯在回旋加速器研究中心工作。正电子成像扫描结果显示患者可以对自己的名字作出回应，这让他感到十分惊讶：有意义的声音在听觉原发性皮质内产生了血流变化。与此同时在大西洋的另一边，希夫也发现，在受到严重伤害的大脑中，有部分工作区域聚集着患者剩余的神经活动。这意味着什么？
当时的医生认为，他们已经知道了答案：没有一个处于持续性植物人状态的患者是有意识的。他们不会在意盯着图像看会让大脑活跃的事实，只会吹毛求疵地说：用一只睡着的猴子也可以得到同样的结果。根据以往的经验来看，如果患者心脏病或中风发作导致大脑缺氧，在最初的几个月里没有恢复的话，后面就不可能恢复了。这些患者遭受了许多人认为比死亡还要更可怕的命运：从功能上来讲，他们是没有大脑的活死人。有的医生出于好意也会认为，通过停止提供食物和水结束植物人的生命是完全可以接受的。这就是劳瑞斯所谓的“治疗法虚无主义”时代。
欧文、劳瑞斯和希夫提出，要重新思考一些过去被当作植物人的患者，他们中还有一小部分人是完全清醒、被闭锁的。这个说法遭到了强烈的反对。希夫说：“你无法想象20世纪90年代后期的社会环境，我们遇到的敌意远远超出了单纯的怀疑态度。”回顾过去，劳瑞斯停顿了一下，微微一笑说：“医生不喜欢有人说他们错了。”他们三人孤立无援地站在学术会议上，竭尽所能向同行解释他们的发现，但这些人固执己见，不相信他们，甚至站到了敌对的一面。三人的想法也遭到了业界的谴责，说是在浪费时间。
到2006年，欧文和劳瑞斯一直在努力寻找一种可靠的方式，与包括吉莉安（Gillian）在内的植物人交流。2005年7月，23岁的吉莉安一边过马路一边拿着手机跟人聊天，不幸被两辆车撞倒了。尽管已经被诊断为植物人，但她的一些情况却引起了剑桥大学伤残意识研究组马丁·科尔曼（Martin Coleman）的注意。
欧文通过功能磁共振成像来检查患者的意识。图源：bbc
5个月后，一次机缘巧合的奇怪中风让吉莉安打开了困住她身体的盒子。盒子的钥匙就是欧文从2005年开始与劳瑞斯一起进行的系统研究。他们要求健康的受试者想象自己做不同的事情，如唱歌或回忆母亲的脸。有一天，欧文突然产生了另一种想法，他说，“我只是突然有一种直觉。我请一位健康的受试者想象自己在打网球。然后我让她想象一下在自己家的房间走动。”想象打网球激活了皮层的一定区域，也就是辅助运动区域，这个区域会参与运动过程的心理模拟。但想象在家里走动会激活大脑核心区域的海马旁回、后顶叶和外侧前运动皮层。这两种活动模式就像“是”和“否”一样截然相反、互相对立。如果要求患者将想象网球作为“是”，想象在家中走动作为“否”，那他们就可以通过功能磁共振成像来回答外界的问题。
欧文用大脑扫描仪观察吉莉安的“植物人”大脑，让她进行同样的想象。结果发现，吉莉安大脑激活的模式与健康人惊人地相似。这是一个令人震惊的时刻，欧文可以读懂她的想法。
2006年，吉莉安的案例在《科学》杂志上发表，世界各地的新闻都对此进行了报道。实验结果让人们惊叹，当然，也让人觉得难以置信。欧文说：“我从同行那里大概收到了两种类型的邮件。他们要么说‘这太棒了，做得好！’，要么会说‘你怎么可能知道这个女人是有意识的？’”
（www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16959998）
不凡的理论需要不凡的证据。怀疑论者反驳说，在有更直接解释的基础上做出这些“激进的推论”是错误的。洛杉矶加利福尼亚大学的心理学家丹尼尔·格林伯格（Daniel Greenberg）认为：“大脑的活动是被指令的最后一个字无意识触发，并不是患者想象了什么。”
伦敦大学学院的神经学专家帕拉什科维·纳奇伍（Parashkev Nachev）表示，他反对欧文2006年的论文，并不是因为结果让人难以置信或是因为其中的统计分析有缺陷，而是因为“推理错误”。就算有意识的大脑在想象打网球时触发了一定的激活模式，但这并不一定意味着相同的激活模式就能和有意识划等号。纳奇伍说，无论是否与意识相关，大脑同一区域在许多情况下都可以被激活。而且他认为，吉利安并没有真地选择去想象打网球。无应对可能是因为无法作出回应或决定不合作。对简单指令的直接反应可能是有意识的决定，也有可能只是反射。
纳奇伍说，他一再向媒体表示，用技术重新界定意识模糊边缘的深刻概念性问题仍然没有得到解决。
欧文说，他们需要的是更少的哲学和更多的数据。2010年，欧文、劳瑞斯及同事一起发表了一项后续研究，测试了54名临床诊断为植物人或最小意识状态的患者；五人的回应方式与吉莉安一样。其中四人据说在入院时就已经处于植物人状态。
（www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20130250）
欧文、希夫和劳瑞斯探讨了观察结果的其他解释，例如，承认他们问问题涉及的大脑区域可以以其他方式被激活。但2010年的论文排除了这种无意识行为的可能，他们说：大脑激活持续的时间太长，除了表示患者有回应意图之外，没有其他的解释。欧文感谢所有批评他们的人。是这些不同的声音激励了他，让他找出一种方法来询问病人只有他们才知道如何回答的问题。他说：“你不能无意识地交流，这是不可能的。我们赢得了这场辩论。”
自欧文2006年的论文发表以来，比利时、英国、美国和加拿大的研究都表明，近年来被归为植物人的患者有很大一部分都被误诊了。欧文估计这个比例可能高达20％。希夫用不同的方式衡量了误诊的程度。他说根据最近的研究，在对植物人进行更仔细的检查时，约有40%的患者是有部分意识的。在这些被当做植物人的患者中，如果他们完全清醒，或者保持在最小意识状态，即使他们的意识状态不稳定，也应该把扫描结果显示能沟通的人诊断为闭锁综合症。希夫也相信，必须要以另一种全新的方式来定义剩下的患者，因为有意识并不一定意味着能使用心理意象，有足够的注意力听从指令也不一定意味着具有沟通的能力。
2009年，劳瑞斯的研究小组在他和欧文研究过的54名病人中挑了23号病人，问了他一系列是与否的问题。这是一项普通的训练：想象打网球是“是”，在房子里转悠是“否”。23号病人5年前就成了植物人，在关于他早年生活的6个问题中，他能回答其中5个，而且都回答对了。
他在受伤之前曾去某个地方度过假是吗？他父亲的名字是这样的吗？劳瑞斯说，“这是一个激动人心的时刻！”帮助独立评分的欧文也补充说：“我们惊呆了！23号病人向我们表明他是清醒有意识的，他把自己从‘不要抢救’的类别移到了‘不允许死亡’的类别。是我们救了他的命吗？不，是他自己救了自己。”
布鲁塞尔，列日，2013年10月7日。医院里的一名病人。图源 CédricGerbehaye / Agence VU
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“植物人”斯科特·罗特利。图源：Toronto Star
欧文对39岁的“植物人”斯科特·罗特利（Scott Routley）说：“这是你的机会，一定要全力以赴！”斯科特曾在安大略省滑铁卢大学学物理，但他光明的前途却在26岁时戛然而止，他发生了撞车的事故。事故发生后，斯科特于1999年12月20日被一位经验丰富的神经病学家布莱恩·杨（Bryan Young）诊断为植物人。2012年，欧文研究团队也对斯科特进行了诊断，并再次采用传统方法对他进行治疗。
欧文跟他说话的时候，斯科特一直张着嘴，看起来明显没有意识。事故发生后这12年里他一直是这样。BBC的一名工作人员拍摄了欧文为斯科特做检查的过程。记者弗格斯·沃尔什（Fergus Walsh）亲眼见证了欧文试图深入到斯科特脑海的那一刻。欧文承认，其实他自己也怀疑这些扫描会不会揭示出什么。
欧文（右二）和他领导的研究小组在分析研究斯科特·罗特利的大脑扫描图像。图源：bbc
研究团队为斯科特做了数次扫描。他们惊讶地发现，大脑活动的模式显示出斯科特明确知道自己是谁、在哪里，他正在积极地努力回答研究团队问他的问题。欧文回忆说：“当我们问斯科特，12年后是否感到痛苦时，我的心跳都快停了下来。谢天谢地，答案是否定的。”
欧文的同事洛里纳·纳西（Lorina Naci）回忆说，她把这个消息告诉给斯科特的家人时“非常激动”，但BBC的工作人员却惊讶地发现，他们并没有想象中那么欣喜若狂。欧文也没有对此感到太过惊讶。斯科特的父母和他的兄弟一直坚信斯科特是有意识的。即使标准测试的结果总是很悲观，说斯科特是没有反应的，但他们仍然坚持认为，斯科特可以举起拇指或移动眼睛来表示他的意思。
欧文和他的研究团队通过功能磁共振成像来追踪斯科特·罗特利的大脑反应。图源：bbc
负责斯科特的神经科医生，在10多年中的每次评估里都判定斯科特是植物人，甚至是欧文自己团队的10多项独立评估结果也是如此。也许他的家人发现了几乎无法察觉的有意识的微妙迹象，微妙到甚至是医生训练有素的眼睛也会忽略掉。也或许是他们在自欺欺人，许多家庭都会为了安慰自己这样做。欧文说：“无论是哪种方式，这是患者家人的言论，与我们团队的结果相反，多年来他们也一直不赞同专家的说法。”家属看到了斯科特有意识的迹象，但医生却只看到了一厢情愿的想法。
“扫描结果显示他们是正确的，也许原因是错的，他们只是凑巧，但我们永远不会知道真正的答案了。斯科特的故事告诉我们，客观、不带偏见的诊断措施十分重要。除此之外，医生还需要虚心一点。”
据说有证据表明，当我们与被困在“盒子”里的人重新建立联系时，他们往往都闷闷不乐，甚至有自杀的倾向。他们被这种无能为力打败了，几个月甚至几年，他们才认清自己所处的困境。但人的精神是坚韧的，他们可以慢慢习惯在这个昏暗的状态下生活。在对闭锁综合症患者的调查中，劳瑞斯发现，与患者构建沟通的渠道后，大多数人都已经适应了他们的处境，甚至感到满足（再次强调，这些见解时隔很久才被医学界和科学界接受，才在科学杂志上发表，反映了社会中普遍存在的对医院和护理院影响的不安）。
重点是要检测这些患者有意识的程度。大量脑损伤患者的研究及他们多年来的遭遇表明，病人是最小意识还是植物人会对恢复几率产生巨大的影响。最小意识的患者具有不完整的理解能力和意识，可能在一两年内恢复到可以正常工作的状态。当然，也会有一些惊喜发生，比如纽约的消防员唐·赫伯特（Don Herbert），他在1995年的一场大火中遭受了严重的脑损伤，陷入最小意识状态，沉睡10年后竟然再度醒了过来。在过去的一年里，希夫也曾犯过错，建议停止治疗心脏骤停后昏迷8周的某男性患者。但他后来承认，“我错了。这个人现在已经回到了正常的工作”。弥散张量成像技术显示，大脑在受伤几十年后甚至还可以重新运转。
不要忽视这些研究对患者家庭的影响。杰米尔是一名41岁的建筑工人，他心脏骤停后一直昏迷不醒。但他的家人确坚信他还有一线意识，不肯接受医生的诊断结果，花了近14000欧元把杰米尔送到了列日市，请劳瑞斯的团队为他做更详细的诊断。遗憾的是，杰米尔的扫描结果并没有显示出任何有意识的迹象。听到这个消息的家属悲痛欲绝。他的姐姐坚持说杰米尔能听到他们在说什么。她解释说，扫描结果不乐观是因为杰米尔在做扫描之前被舟车劳顿和手术搞得太疲惫了。他的家人坚定地表示要收集视频证据来向劳瑞斯证明，杰米尔还有意识。
纳奇伍并没有改变他的观点，他首先批评了欧文的工作，并在他2010年的一篇论文中更详细地阐述了这些研究让他不安的原因。“对于持续性植物人的每一位亲属来说，这给了他们（可能是虚假的）希望，还要承担默许停止治疗的负罪感。因为这些（虚假的）希望让家属相信，患者比他看起来的样子要更有意识，更像是活着的人。这些虚假的结果，不管是积极还是消极，都有道德成本”。
纳奇伍还告诉我：“所有媒体都在关注这件事，这其实很烦。病人的家属已经够痛苦的了。”
劳瑞斯、欧文和希夫有很多时间和病人家属呆在一起，他们能够设身处地地理解家属的敏感。欧文反驳说，从他和病人家属打交道的多年经验来看，家属感谢医生和科学家对这个领域感兴趣且尽其所能解决这个难题。他坚持说：“多年来，这些病人都被欺骗了。”最近的一项研究表明，许多人认为，尸体比植物人有更多的“精神权利”。马里兰大学、哈佛大学的一个研究组请201位受试者阅读了一起车祸的记录，车祸主人公的结局分别是活着、死亡、陷入了持续性植物人状态。结果十分出人意料：他们都认为变成植物人要比死亡更糟糕。
欧文坚持认为，准确诊断是医生应该肩负的道德责任，即使结果会让他们感到内疚、不安或悲痛。“我们必须为每个病人提供准确诊断的最好条件和机会。有了准确的诊断，我们才能为他们提供适当的照顾和治疗。”
“植物人”的分类包含很多不同程度的脑损伤，因此，甚至有一些批评者认为，一些植物人并不像传统诊断手段显示的那样没有意识。琳恩·特纳-斯托克斯（Lynne Turner-Stokes）在英国皇家内科医师学会领导一支队伍，修订英国关于“长期意识障碍”的指导方针。她不认为欧文、劳瑞斯和希夫的这些特殊案例是常见情况，也不认为他们的发现足以让大脑扫描仪成为常规诊断的标准工具，更别说还要考虑到这些技术的成本和便利性了。她说，把这些测试作为标准做法扩展到所有植物人患者中时，“原本的证据就不复存在了”。
琳恩说，在普拉姆和杰内特的开创性研究之后，人们还做了这么多的努力，但我们仍然需要进行更基本的研究来协调这些患者的评估标准、工具和时间尺度。我们还需要做更多的工作来确保，英国和美国衡量植物人的评估方式是一样的；要消除人们对这个复杂群体的误解，尤其要让人们理解，随着时间的推移患者的大脑是可以改变、愈合的。但琳恩强调说，她只是力求谨慎，并不是固执己见、不肯相信他们的研究，她还称赞欧文、劳瑞斯和希夫的工作是“十分重要，振奋人心的”。
她说：“我们才刚刚起步，触及到表面而已。但我毫不怀疑，这些技术最终一定会在患者评估方面占据一席之地。”
与植物人沟通的技术还在不断完善。欧文和洛里纳提出了一种更可靠的方式，让患者可以在扫描仪中集中注意力进行交流。首先问一个是/否的问题，然后播放一段录音，录音中播放多次“是”的声音，其中夹杂着随机数字；然后播放类似的“不”的录音。受试者必须忽略不正确的答案，数他们听到了多少次正确答案。洛里纳和欧文查看脑部扫描结果时发现，这种精神上的努力（“选择性听觉注意”）显著地表现了出来。他们得以根据大脑注意力网络中的活动变化来准确解码患者的反应。
在用这种方法进行的后续研究中，斯科特的扫描结果显示，他知道自己的名字和别人的不一样，知道他在医院而不是其他地方，这表明他的自我意识水平更高。欧文说：“这不仅进一步证实他确实有意识，而且还揭示了他的认知储备远远超出了植物人的水平。他对自己的时空位置具有自传式的认识和意识。”（注：2013年9月，家人在侧，斯科特去世。）
不过，还有很多问题需要解决。希夫说，在最初的诊断之后，对这些患者大脑功能进行的系统性探索相对就比较少了。也有一些最小意识的病人可能无法想象出网球等等，而一些植物人却可以。希夫的研究小组遇到了一个病人，他处于持续性植物人状态或超低水平最小意识状态已经有超过一年的时间。这个病人对功能性磁共振成像没有反应，但他后来却成功恢复了对话的能力（他们是否真的是植物人，那就是另一个问题了）。
劳瑞斯研究小组在2014年的一项研究中表明，与功能性磁共振成像相比，正电子成像在预测病人苏醒几率方面可能要更加出色。研究还表示，在大约1/3被诊断为最小意识的患者中，标准诊断程序难以注意到病人有反应的迹象。这一点和欧文与希夫的发现吻合。
事实上，其他的限制因素还包括：在试验过程中，因为使用药物或是出于患者的个体差异，会将患者分成数组（以免医生一次又一次地对同一患者进行相同的程序）。年轻患者在一定时期内进行正电子成像扫描的次数是有限的，因为注射到病人体内的放射性示踪剂对身体健康有害。功能性磁共振成像也遇到了阻碍。价值数百万美元的大型成像设备有限制性和磁性，不适用于身体痉挛或体内有螺丝钉、板、针和其他金属重建物的患者。
更便捷的替代品还在开发中。劳瑞斯正在研究与思维有关的瞳孔扩张（瞳孔越宽，患者的情绪就越激动，轻微的瞳孔扩张与决策等心理功能有关）。另一种方法是将精细的电极植入患者手中，测量要他们动一动手时触发的肌肉活动亚阈值。
脑电图（EEG）也许是最有希望的替代方法，它通过患者头皮上的电极来检测大脑中电活动的变化。这种技术比较便宜、相对便携和快速（毫秒级的滞后时间，而功能性磁共振成像的滞后时间为8秒）。研究组可以在30分钟内提问200多个问题。这种方法还可以应用于抽搐抖动的患者和体内有金属植入物的患者。欧文表示：“这是一个脆弱的患者群体，移动他们并不容易。”为此，欧文的队伍还专门配备了一辆吉普车，“我们把医疗设备放在吉普车里，直接去各家医院拜访患者。”
临床脑电图意识检测仪已经在剑桥阿登布鲁克医院和列日大学医院完成了测试。这种仪器看起来很有前途，但相信这种技术的人和希夫的团队仍然怀疑检测仪使用的特定脑电图方法是否真的有效。劳瑞斯承认：“我们得当心死三文鱼效应”，他指的是有科学家对一条死的三文鱼进行扫描，仪器却显示它有脑活动，这对功能性磁共振成像的局限性提出了挑战。
脑电图检测意识的研究努力区分真正的大脑活动和背景“噪音”。劳瑞斯说：“我们不想对死鱼有什么兴趣，但另一方面，我们又不希望太过保守，对数据太过苛求，让我们错过了什么。”尽管研究结果一时还不太乐观，受到批评者的责难，让研究团队有些焦虑，但希夫强调说，这一切都是为了得到更好的成果：“我们的经费支持来源于世界各国，与他们共享方法，交叉验证。我们认可他们的工作，我们也会给批评者施压。这都是为了让最后的结果对每个人都更好。”
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今天，把生与死之间的过渡阶段看作“大脑如何”而非“心脏如何”的问题，这很正常。处于持续性植物状态的患者仍然具有功能性的脑干，可以独立呼吸。他们可能具有某种程度的意识，恢复的机会很小。相比之下，一个脑死亡患者的正电子成像扫描显示的是颅骨内的黑色空洞，再也没有可以被重新点亮的可能。没有外界医疗设备的帮助，他们连身体都无法“活”下去。
误诊虽然越来越少，但仍有发生。图源：gettyimages
模糊了生死界限、令人不寒而栗的误诊虽然越来越少，但仍有发生。2009年10月，科琳·伯恩斯（Colleen Burns）因吸毒过量入住纽约圣约瑟医院健康中心。医生宣布这名39岁的患者在毒品导致的昏迷中死亡。幸运的是，在手术切开她的身体摘取器官之前，她清醒了几分钟，成功挽救了自己的器官和生命。劳瑞斯提醒人们：“请记住，临床显示脑死亡的患者中不止有一个人恢复了意识。无论脑死亡的患者什么时候可能清醒，事实证明他们没有得到充分的检查，没有正确应用脑死亡的标准。”
希夫认为，结合设备、药物和细胞疗法，可以奠定新一代诊断和治疗的基础，这将照亮意识和无意识之间的模糊阴影边界。他强调说：“要走的路还很长。”迄今为止的大部分工作已经证明了脑部扫描的价值，但是最终他们还需要找到对每一个病人都可靠的方法，需要确定准确的定义和标准。他们还需要处理那些假积极和假消极的治疗方法，理解一系列从缺氧、打击到枪伤等脑损伤的复杂影响。
希夫说：“我们必须先进行一些小规模研究，展示一两个受试者身上的可能性，然后才能在每个患者身上完成对他们有益的简单检查”。最后，他相信会有“文化转向”出现。劳瑞斯认为，我们可能需要从描述这些患者的语言开始着手。他希望用中性的“无反应性清醒”（unresponsive wakefulness）来代替带有负面色彩的“植物人”。
尽管仍然面临着诸多怀疑，在处理不同群体的患者方面遇到了困难，还要面临标准诊断的挑战，但他们的研究仍在如火如荼地向前推进。这已经在起作用了，已经能让一些病人“告诉”他们的医生是否需要止痛了。
欧文在想要不要告诉我他的下一步计划。他的夫人杰西卡·格兰（Jessica Grahn）也是一名神经科学家，2013年初怀孕了。他们的儿子杰克逊（Jackson）出生于2013年10月9日。
欧文给我发了一段胎儿的视频，是胎儿头部功能性磁共振扫描影像的剪辑，宝宝在杰西卡的子宫里动来动去。欧文告诉我：“我的同事每个星期都会给我妻子的肚子做功能性磁共振成像检查，看我们能否激活胎儿的大脑。这个想法真是很惊人。”
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