Sunday, September 14, 2014

植物人還有意識?


這是我幫科學人翻譯的一篇文章,原作者是英國的神經科學家歐文博士(Adrian Owen)。2006 年,他在科學上發表了一篇論文,發現有些植物人在接受到指令後(例如:「請想像自己在打網球」),可以用 fMRI 觀察到他們腦中的運動相關腦區出現反應,而且反應的程度和模式幾乎和有意識的正常人完全一樣。

這顯示出有些在傳統醫學定義下的植物人,可能其實仍有意識。而這篇文章就是歐文針對這項實驗及其後續研究所寫的故事。

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植物人還有意識嗎?


透過腦造影工具,科學家終於找到偵測植物人是否有意識以及與其溝通的方法,對這個如迷霧般的腦科學議題,如今我們的了解又更進一步。

撰文/歐文(Adrian M. Owen)
翻譯/謝伯讓

我從事無行為反應病人的意識狀態研究,可以追溯到1997年第一次見到凱特的那一刻。她是來自英國劍橋的年輕教師,在一次類似感冒的症狀後陷入昏迷。在幾個星期內,她的醫生就宣佈她是植物人,更精確地說,她仍有睡眠週期,不過卻沒有知覺意識。她的眼睛會閉闔,而且她也似乎會短暫快速地張望醫院病房的四周,但是,她卻沒有顯示出一點心理思考的跡象,對於家人和醫師的刺激及鼓勵,她也沒有任何反應......



當時我正在英國劍橋大學測試新的腦造影方法,我的同事、急性腦傷研究專家曼能(David Menon)建議我們用正子斷層掃描(PET)來看看能否偵測到她腦中任何認知活動的跡象。雖然機會渺茫,但是我們認為有些新的腦造影技術或許有可能成功。當凱特在腦造影機器裡接受掃描時,我們在她眼前的電腦螢幕上閃過許多她朋友及家人的照片,並在她腦中尋找活動跡象,結果非常驚人。她的大腦不只對臉孔有反應,其活動型態還跟一般健康的人在看到親人臉孔的反應十分相似。

這代表什麼意思呢?凱特難道有意識,只是外表看不出來?還是說,這只是某種反射反應?在我們知道如何回答這個問題之前,我們可能得先花上 10 年去研究並改善方法才行。

找出答案的需求越來越迫切。由於近年來在創傷照護、急救處理以及重症醫學上的進步,像凱特這樣嚴重腦傷後存活的病人越來越多,他們活著,卻沒有任何醫學證據顯示他們有意識,這種病人幾乎在每個擁有良好護理設備的城鎮醫院中都可以找到。決定該給他們多少照護和治療、多少生命輔助設備、如何權衡家人的希望與病人的預先醫療指示(如果有的話),這些都是令人苦惱且常涉及官司的棘手道德問題。有些病人會恢復至某種程度,但是,哪些人會恢復、又恢復到何種程度,則很難預測。有些病人會進入最小意識狀態,表現出一些不一致但卻可重複出現的意識特徵(見右頁〈迷失在灰色地帶〉)。有些病人則會維持植物人的狀態,直到死亡,而這段時間有時會長達數十年。如果可以區分植物人不同的狀態,將可以為病人做出最佳醫療決定。

如果聽見,請想像......

在掃描過凱特大腦後的幾年中,我們在英國劍橋的研究團隊嘗試許多不同的方法,想要偵測出植物人腦中的潛在意識(我們稱之為「隱藏意識」)。我們播放語句(由語言構成的長串句子)以及類似語言但不包含真實語言的噪音,然後比較兩者在病人大腦所引發的反應。在許多案例中,我們在原本被認為是植物人的腦中發現與正常人無異的反應:在播放語句時語言知覺區會活化,但在播放類語言的噪音時則不會。不過一如以往,我們無法確定這種看似正常的大腦反應是否反映出先前無法偵測到的意識,或者只是較基本、自動式的神經訊號,而與較高階的意識處理過程無關。

我和曼能、戴維斯(Matt Davis)以及劍橋的其他同事進行了一項重要的後續實驗。我們決定麻醉一些健康的受試者(一群麻醉醫師),然後播放先前可以在植物人腦中激起不同反應的 語言和非語言聲音刺激。令人驚訝的是,當這些受試者施打了短效的麻醉藥物丙泊酚之後,語言感知區域的活化程度與他們清醒時的活化程度不相上下。這項重要的證據顯示,植物人身上發現的「正常」大腦反應並不能做為意識的可信指標。大腦似乎會自動化處理語言訊息,即使我們沒有意識到自己正在這麼做。

當時,我們得停下來重新思索。我們必須從不同的角度來檢視隱藏意識。真正的問題並不是我們如何激起病人的大腦活動,而是觀察到的哪一種大腦活動可以用來確認病人擁有意識。我們從古典的臨床意識評估中找到了靈感:指令反應。這就是大家在電視醫學影集中常看到的「聽得見就握我手」測驗法。當然了,由於我們的病人狀態嚴重,無法對指令做出動作回應,但是,他們可否透過思考來產生可測量的腦部反應呢?

首先,我們與比利時列日大學洛瑞斯 (Steven Laurey)實驗室的神經學家波利(MelanieeBoly)合作,我們要健康受試者想像各種不同的動作,包括唱耶誕聖歌、在家裡的各房間走動、拚命打網球等,然後記錄下大腦反應。其中有許多的想像活動,都會激起強烈且穩定的大腦反應,就宛如受試者真的在進行該動作一般。

透過不需要注射化學追蹤劑的功能性磁共振造影(fMRI),我們發現其中最佳的兩項活動就是想像打網球,以及想像自己在家裡的各個房間走動。的確,在我們掃描過的每一位受試者中,想像打網球都在前運動皮質(與動作計畫有關的腦區)激起了強烈的反應。另一方面,想像自己在家裡走動則會激發頂葉和一個叫做海馬旁回的較深腦區(兩者都和空間位置表徵與定位有關)。就像電視上的醫生告訴病人「如果聽見,請握我手」那樣,我們發現病人的確可以對指令做出可信的反應,當要求他們「如果聽見,請想像打網球」時,fMRI讓我們看見了腦中的反應。

出乎意料的是,這個方法在我們第一次使用於一位看似植物人的病人身上時,就成功了。這位年輕女士是在一次複雜的交通意外中受傷的路人,有相當嚴重的腦傷。在進行 fMRI 掃描之前,她已有長達五個月的時間毫無反應,並且符合植物人所有的國際判定。在掃描時,我們重複要求她分別進行上述兩項想像活動。每當她被要求想像打網球時,前運動皮質就會出現顯著的腦部活動,就跟先前健康受試者的反應一樣。當她被要求想像在自己家中走動時,我們則發現頂葉與海馬旁回有顯著活動,也和健康受試者的反應類似。根據這些發現,我們認為儘管她無法透過身體動作對外在刺激做出反應,但她仍是有意識的。因為這項發現,許多人也改變了對待她的方式,包括醫生、護士和家人。雖然我不能洩露病人的隱私,但我可以根據我的經驗告訴大家,單單發現一位病人有意識,就鼓舞了許多人去探視、回憶往事以及談天說笑,也改善了病人的生命品質。

【科學人2014年第149期7月號】
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