科技动态:倾听植物人脑子里的声音

“为什么我们不给他们一个机会,听听他们想说什么?”


“处于植物状态的病人看上去没有反应,其实许多想法被困在他们的身体里,必须要寻找一种不同的方法表达出来。”如果医生告诉处于植物状态的病人动一动手指,病人很可能没有任何回应,这说明也许病人已经完全丧失意识,无法听到提问并做出反应,也可能是病人听到并完全理解这句话,只是无法通过语言和行为来反馈。


作为全球知名的脑神经学实验室,安德里安·欧文所领导的团队就是要“倾听那些困在身体里的声音”。他曾在英国剑桥大学进行过近20年的研究,2010年来到加拿大的西安大略大学后,仍在努力和植物人对话,利用功能性磁共振成像机,试图与他们交换信息。 通过植物人的大脑活动的功能磁共振扫描数据,会引发大脑特定区域的反应。仪器上闪烁的红绿蓝色块,就是这些沉默者的回复。


第一次试图跟植物人对话,欧文还是剑桥大学临床医学院一名年轻研究员,在所属的教学医院艾登布汝克医院工作。他所在的脑显像中心隔壁就是神经科的加护病房,在医生的聊天儿中,欧文得知了凯特·班布里奇的病情。

1997年,班布里奇还是个26岁的老师。她从南安普顿大学历史系毕业,在一所中学教书,但一场急性病毒感染却让她成为植物人。这就像是进入了一场无法醒来的漫长梦魇,她像是睡着了一样平静地呼吸,心脏有规律地跳动。天亮了,她的眼睛会像醒来时一样缓缓睁开,只是无法说话,也无法动弹。


碰巧欧文正在研究如何利用磁共振扫描技术为大脑区域绘图,在获得其家人同意后,欧文将班布里奇放进像是个洞穴的正电子发射型计算机断层显像(PET)检查仪,它通过对不同正电子的分析处理,借助高灵敏度的照相机捕捉,能够记录大脑活动,并在电脑屏幕上实时显示数据。后来,欧文使用功能性磁共振成像机器,这种人脑成像技术功能更为强大,能够更为精确地检测人脑中血流的变化。

    

生病后已经有两个月没有跟家人说过话的班布里奇被推进实验室里。欧文开始向她展示家人的照片。随着照片一张张在班布里奇的眼前翻过,活跃的大脑区域在扫描屏幕上显示出颜色,大脑中的一个叫做“梭状回面孔区”的区域有了反应,“像着火一样”亮了起来。神经学家普遍认为,这个区域在面部识别上发挥了重要的作用。


欧文表示,“班布里奇的大脑并不是简单地近似于正常水平,而是跟正常人的活动一模一样。这个植物人被证实有明显的大脑运转功能且复原反应良好,这成了一切的开始。”几个月的反复实验后,班布里奇摆脱了植物状态,渐渐恢复意识。如今,她需要依靠轮椅生活,却能够通过字母板比划着表达含义,甚至还常常通过邮件接受媒体采访。清醒后的班布里奇在写给媒体的信中这样说,“我不敢去想如果当时没有这次大脑扫描,我今天会是怎么样。”


欧文说,班布里奇的实验成为了他的动力。2006年,欧文和来自比利时列日大学的神经学家们一起对54名植物人患者研究。当时,这项研究引起很大争议。由于病人没法表达想法,医生们无法判断他们是否还有意识,从而对于是否继续治疗产生了争议。这一次,欧文不仅仅要测试植物人是否对刺激有反应,更要看看大脑是否能够正确地回答问题。


 “你的父亲叫做托马斯吗?”面对23号植物人,欧文拿着手机模样的白色对讲机问道。23号一言不发,但是电脑屏幕实时显示着他的大脑活动。只见海马旁回区域像是画了一个图圈,显示出明亮的红色。大脑不同区域的活动代表不同的含义,每种含义都有精准的扫描位置,而这个位于海马旁区的红色圈圈代表着“不是”。“你父亲的名字是亚历山大吗?”这一次,表示活动在辅助运动区的蓝线亮了起来,它意味着“是的”,这又是一个正确答案。


欧文一共问了6个问题,23号答对了5个问题。此后,欧文在报告中写道:“当我们看到病人的大脑扫描结果的时候,我们感到非常惊讶,他正确地回答了问题,而这些提问并非简单反应,而需要他稍稍动一动脑子。”


 “这是里程碑式的5个问题,我们发现植物人状态下的患者依然有意识,可以跟其他人交流对话。”欧文有了一个更激动人心的新主意:“我们选择让他们想象运动,以此来测试植物人是否能够理解话语并按照指令执行一项复杂的运动任务。”欧文问道:“你想打网球吗?”在欧文对健康的志愿者进行的扫描中,当提问让他们打网球时,如果得到肯定答复,大脑中辅助运动区的运动皮层都处于持续活跃状态,特别是控制不同部位运动的特定区域会亮起来,显示为即将打网球所做的预先行动准备。

 

而在一个植物人患者的提问中,欧文得到了几乎完全一致的大脑活动模式。“这证明这位植物人患者是有意识的”, 他将自己的实验结果发表在美国《科学》杂志上。欧文在论文中写道:“既然她能够感知发生在周围的事情,就意味着并非处于植物人状态,这意味着诊断标准很可能有缺失的环节。“在与沉默的植物人聊天儿中,欧文获得了越来越多的回复,但他依然还有更多的问题想要问。

 

“我们看到的是一个被困在自己身体里的群体。”欧文说。他认为,大约25%的植物人是有能力进行沟通的,只是他们找不到方法去做。那些困在身体里的生命还能回答问题,他们就会一直问下去。


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