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2014 年，车王舒马赫滑雪遭遇意外，当时医生预测他可能会成为永久植物人；好在几个月之后，舒马赫脱离昏迷，出现了苏醒的迹象。然而，有的“植物人”患者，却终其一生只能保持“植物状态”。如何判断植物人能否恢复意识，一直以来都是临床上的一大难题。

最近，中国科学家提出了一种新的方法，使用脑电图检测患者对语言的反应，有望预测植物人能否苏醒。

“植物人”也有不同

“植物人”这种症状，准确来说叫做“持续植物状态”。很长一段时间内，他们能够睁眼闭眼，但却没有知觉。近些年来，这种状态被代替为更中性的“无反应觉醒综合征”。

无反应觉醒综合征患者很难恢复，但仍然有像舒马赫这样的，或者是“植物人”多年后恢复意识的。于是 2002 年，学界又提出了“最小意识状态”这个概念。处于最小意识状态的患者具有有限的知觉，比如能和他人有眼神接触，或者眼睛可追踪移动物体。他们更有可能持续改善，一些人甚至可以恢复沟通和理解能力。另外，一部分无反应觉醒综合征患者，也可能会好转至最小意识状态。

正电子发射断层扫描是比较常使用的神经影像技术，图示为其对不同状况患者的成像结果。三角区域为楔前叶，通常认为这个脑区的代谢水平可以代表意识的等级 | 参考文献[5]

对这两种状态的区分，目前主要依靠行为学量表。但这种方式主观性强，比较容易误诊（误诊率约为40%）。这十年来，一些研究者尝试使用神经影像技术来进行区分，这可以明显提高诊断的正确率，但仍然存在设备昂贵稀少，测试花费巨大，使用不方便等问题。

·神经科学》杂志。

对字、词、句各有反应

这种新方法所依据的是大脑对语言信息的理解和处理。它可以分为字、词、句三个层次，对不同层次的处理能力，代表着不同的意识水平。

比如上课时，如果我们精神抖擞，老师讲的句子大概率是可以听得明白的。但如果陷入了昏昏欲睡的状态，就几乎完全不知道老师在说什么了；除非忽然听到自己的名字，就会立马惊醒。这时，我们对语言的处理能力，其实就从句子降到了单独的词语。这一点也在实验中得以证实——当注意力不是集中于听力、而是集中于视觉时，人们听到单个字时的反应不变，但听到词汇和句子时的反应能力则明显变差了。

上课昏昏欲睡时，通常很难理解老师说的句子 | Pixabay

于是，研究者找来 36 位无反应觉醒综合征患者、42 位最小意识状态患者和 47 位健康人，看一看他们对于字、词、句的反应是否有区别，从而以此来区分他们的意识状态。

在实验中，被试将听到一系列声音，这些声音分为三个等级——单字、二字词语、四字短句。如果可以处理这些语言信息，大脑对应字、词、句所产生电活动的频率是不一样的。

每个字的时间长度都是250 ms；所以单字、二字词语、四字短句出现的频率分别是4 Hz、2 Hz 和1 Hz。如果大脑可以处理这些语言信息，脑电对字、词、句的反应也应该是4 Hz，2 Hz 和1 Hz | 参考文献[1]

结果显示，健康人对于字、词、句都有明显的反应；最小意识状态的被试对词有略微显著的反应，对句子没有反应；无反应觉醒综合征的被试，对词和句都没有显著的反应。

在最小意识状态的组别中，有 11 位患者对于词或句的反应更为显著；这 11 位当中，有 5 位在 100 天内出现了明显的好转。4 位反应水平较高的无反应觉醒综合征患者中，也有 1 位出现了明显好转。

有望让预测更准确

目前科学界的主流理论认为，意识并不仅仅是静态的，而是更多反应在全脑协同工作的动态过程上。在难度较高的脑活动中，与注意力、主观感受相关的高级脑区，被激活的时间比较长。

由于前面的结果难以反映大脑的动态变化，研究者接下来又分析了动态信息。结果显示，在处理语言时，三组被试的大脑活动模式的确不同。尤其是处理词和句时，健康者被激活的脑区更集中于注意力和主观感受相关的高级脑区，患者组的脑活动则更多出现在与视觉、听觉感知相关的低级感觉皮层。而且，最小意识状态与无反应觉醒综合征被试之间，出现了可以量化的显著差异，这能更好地区分这两种状态的患者。

之前的研究表明，前额叶皮层与注意力、计划、抉择等高级功能有关，顶叶皮层负责整合感觉信息，前额叶-顶叶皮层环路被认为参与到高级认知活动中 | the-scientist.com

这些结果，反过来能不能用来诊断“植物人”的状态，甚至判断他们之后的恢复情况呢？

图 | Pixabay

目前，这项工作还存在一定的局限。例如，现在使用的是软件合成的声音，相比之下，使用例如患者家人这样更熟悉的声音，可能更容易引起患者的脑反应；降低词语和句子的语速，也可能会增强他们的反应。另外，研究中能够用到的病例较少，患者的意识水平会有波动，这些都可能会影响诊断系统的准确性。

不过，我们仍然可以期待，这种新的方法能够帮助我们早日完善对意识障碍患者的诊断，既可以优化医疗资源的分配，也给更多患者和其家属带来希望。

参考文献

[1] Gui P, Jiang Y, Zang D, et al. Assessing the depth of language processing in patients with disorders of consciousness[J]. Nature Neuroscience, 2020, https://doi.org/10.1038/s41593-020-0639-1.

[3] Engemann D A, Raimondo F, King J, et al. Robust EEG-based cross-site and cross-protocol classification of states of consciousness[J]. Brain, 2018, 141(11): 3179-3192.

[4] Giacino J T, Fins J J, Laureys S, et al. Disorders of consciousness after acquired brain injury: The state of the science[J]. Nature Reviews Neurology, 2014, 10(2): 99-114.

[5] Guldenmund P, Stender J, Heine L, et al. Mindsight: Diagnostics in Disorders of Consciousness[J]. Critical Care Research and Practice, 2012: 624724-624724.

[6] Jennett B, Plum F. PERSISTENT VEGETATIVE STATE AFTER BRAIN DAMAGE: A Syndrome in Search of a Name[J]. The Lancet, 1972, 299(7753): 734-737.

[7] Perrin F, Castro M, Tillmann B, et al. Promoting the use of personally relevant stimuli for investigating patients with disorders of consciousness[J]. Frontiers in Psychology, 2015: 1102-1102.

作者：Insulindian

编辑：麦麦

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来源：新华号 果壳

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