科學家開發測量意識新方法可指導腦損傷治療

本電磁脈沖能被用于可產生意識的診斷測量結果(圖片來源：BSIP SA/ALAMY)

　　對于大多數人而言，意識和無意識狀態很容易區分，但對一些腦損傷患者來說，兩者之間就很難區分了。現在，神經學家設計出一種腦活動單一度量標準，將有助于區分不同的意識狀態，并指導腦損傷患者的醫學治療。相關研究報告近日發表于《科學—轉化醫學》期刊上。

　　“這是一個非常有意義的研究。”美國哈佛大學醫學院斯伯丁康復醫院神經心理康復科主任Joseph Giacino說。

　　意識是難以捉摸的，但人們知道它就是那個當自己進入深度睡眠時便會消失，而醒來時又會重新出現的東西。醫生們常常會通過人們是否有能力對外部指令——如“睜開你的眼睛”或“捏我的手”——進行處理并作出回應，來決定一個人是否有意識。但這些方法都是膚淺的。

　　過去10年中的研究已經證明，一個完全與外部環境隔絕聯系的大腦仍然可以有某種程度的意識，這種情況也會發生在從昏迷中恢復但卻無法移動或理解命令的腦部受傷的病人身上。

　　一種理論認為，在有意識的大腦中，每個不同的神經元群都在起著其自身的特定的計算作用，但它們也仍然能夠與其他神經元群進行溝通。換言之，它們會互動并計算。當大腦失去這種復雜性時，神經元或者會變得更為均一，或者它們的溝通能力受到損害。神經科學家一直在嘗試研發根據這種大腦復雜性來檢測意識的方法。

　　意大利米蘭大學神經生理學家Marcello Massimini及其同事發現，電磁刺激有意識的人類大腦，能激發一連串活動以及在大腦的不同區域生成獨一無二的響應。但是，在無意識者中，這些活動既不能傳播，而且不同腦區域的響應也沒有變化。

　　在最新的研究中，Massimini研究小組提出一種新方法來檢測大腦復雜性，即有多少信息流動正在大腦中發生。該方法被稱作擾動復雜性指數(PCI)。在整個過程中，研究人員使用一個強力的磁刺激對整個大腦進行一次輕微的“震動”，并記錄神經元的反應。

　　2005年至2009年間，他們將該技術應用于來自意大利、比利時和美國的52位參與者身上。

　　研究人員在腦損傷病人，用不同藥物進行麻醉的參與者，清醒、深度睡眠或做夢的參與者，以及其他不同參與者中測試了這種技術。結果顯示，健康的參與者在清醒時，度量值較高，但在麻醉誘導無意識狀態和睡眠的某些階段中，數值下降了一半。

　　在那些臨床診斷為植物人的參與者中，度量標準同樣較低。在兩位被診斷患有閉鎖綜合征的參與者中，他(她)們完全清醒，但是僅能作出最低限度的應答，度量值也較高。而那些被診斷為中間意識狀態的腦損傷參與者的測量結果落在兩個極端之間。

　　Massimini解釋道，這些差別能夠幫助內科醫生判斷何時進行不同的治療，以及療效如何。“這個數字告訴你大腦如何活動。”他說。另外，值得注意的是，該技術無需患者從事任何有關感覺、運動或認知的任務。

　　加拿大西安大略大學神經學家Adrian Owen一直倡導使用功能性腦成像來診斷腦損傷患者的意識水平，但是他的技術需要使用核磁共振成像等。他表示，Massimini的方法更容易應用，并且不需要患者做任何事情。“這看上去非常令人興奮。” Owen說。