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本文作者艾德里安·M·歐文從1997年開始研究對外界刺激沒有反應的病人并搜尋其意識活動。

上世紀90年代，劍橋大學的一位年輕教師凱特在經歷了一場類似流感的疾病后成了植物人，她可以睜開和閉上眼睛，但沒有任何內心活動，對家人和醫生給她的外界“刺激”也沒有任何反應。當時，本文作者艾德里安·M·歐文正在劍橋大學研究掃描大腦的新方法，他的同事——急性腦損傷專家戴維·梅農提議用正電子發射斷層顯像（PET）掃描凱特的大腦，并在電腦屏幕上快速展示她的朋友和家人的照片時監測凱特大腦中的活動跡象。結果令人震驚：凱特的大腦不僅能對熟人的面孔作出反應，而且活動模式跟正常人看到愛人的照片時驚人相似。

從嚴重的腦損傷事故中幸存下來但失去意識的病人越來越多，弄清這個現象的原因顯得愈發關鍵。一般來說，對外界刺激沒有反應的病人可分為幾類：有些會有一定程度的恢復；有些會陷入微意識狀態并偶爾表現出一些意識活動的跡象；還有一些則到去世前都一直是植物人狀態。只有了解病人屬于上述何種狀態，醫生和家屬才能更好地制定方案從而使病人利益最大化。

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在之后的幾年中，歐文及同事又嘗試了一些新方法來檢測“隱藏”在植物人身上的意識活動——他們稱之為“內隱意識”。歐文和比利時列日大學的神經科學家合作并開展了以下實驗：讓正常人想象自己正在執行各種任務，然后使用功能性磁共振成像技術（fMRI）檢測他們的大腦活動。掃描結果顯示，當正常人想象自己正在執行各種任務時，會產生強烈而穩定的大腦活動，并與真實執行這些任務時的大腦活動極為相似。

研究人員發現，在實驗對象想象打網球時能激活負責掌控運動功能的大腦前運動皮層；而他想象在家中閑逛則能激活頂葉和一個叫海馬旁回的深層腦區，這兩個腦區負責空間定位和導航。隨后，研究人員將這一方法使用在一位確診為植物人的病人身上，讓其按照指令想象打網球和在家中閑逛。掃描結果與此前的健康自愿者無異。研究人員由此得出結論，盡管這位病人不能通過身體對外界刺激作出反應，但她是有意識的。

腦電圖出場

此后幾年中，歐文及同事用功能性磁共振成像技術對盡可能多的病人進行了測試。研究發現在23位被診斷為植物人的病人中，有4位（占17%）能夠在功能性磁共振成像中表現出明顯的大腦反應。

研究人員還嘗試讓病人通過想象某一任務來回答“是”或“否”的可能性。功能性磁共振成像的結果顯示，這位病人成功回答了5個與個人生活有關的問題。很明顯，這位病人的認知水平不只是對周圍環境有意識這么簡單。實驗過后，醫生們再次對這位病人進行了常規診斷及病情評估，這一次他們把評估結果由“植物人”改成了“微意識狀態”——由此可見，醫生對這類病人的診斷并非是一成不變的。

但是功能性磁共振成像的成本較高，對病人的搬運也使病人的身體承受很大的壓力，還有些病人因為身體內有金屬植入物導致成像無法正常進行。研究人員開始尋找一種更經濟、更方便的檢測大腦活動的方法——腦電圖（EEG）。利用這種技術，科學家可以通過貼在病人頭皮上的無創電極來記錄大腦皮層中的神經活動，該檢測不僅可以直接在病床邊實施，檢測結果也不會被病人體內的金屬植入物所影響，美中不足的是，腦電圖難以檢測到深層腦結構的反應，并且它的空間分辨率也比功能性磁共振成像低得多。針對這種局限，研究人員讓病人想象自己的手或腳在做簡單動作——這類活動由大腦皮層的表層控制，相關神經活動也可以被腦電圖記錄到。

研究人員將一輛吉普車改裝成“腦電吉普車”并為它配備上電極、放大器和最強大的筆記本電腦，用其對病人進行測試。2011年，歐文及同事在英國世界權威醫學雜志《柳葉刀》上發表了研究論文。用腦電圖測試的16位躺在病床上的植物人中有3位（占19%）表現出了一定的意識活動。

通向腦機接口？

幾十年來，科學家和科幻小說家一直憧憬著人類在未來可以單純依靠思維來交流。用功能性磁共振成像和腦電圖檢測植物人的意識，嘗試與他們交流并把將其想法傳遞到外部世界的試驗無疑為真正的腦機接口開辟了道路。盡管存在阻礙，但功能性磁共振成像、腦電圖和其他新技術廣泛應用于檢測植物人的內隱意識將是大勢所趨。

而在上文所提到的凱特身上也發生了奇跡。在接受正電子發射斷層顯像掃描的幾個月后，她開始逐漸康復。在經過治療的15年后，凱特和家人住在了一起。盡管她行動不便，需要依靠輪椅而且說話有困難，但她重獲了認知能力，并對那次掃描充滿感激。“很難想象如果我當初沒有做掃描，現在會變成怎樣”，她在最近的一封電子郵件里寫道，“大腦掃描就像魔法一樣——它發現了我的存在。請用我的案例告訴人們這些掃描是多么有用，也希望更多人能夠了解它們。”