用fMRI与植物人交流

ResearchBlogging.org 植物人状态是受到严重脑外伤昏迷后,虽然苏醒但仍然没有意识的状态 (Vegetative State, VS)。比植物人状态稍轻微一点的状态是最小意识状态 (minimally conscious state, MCS)。在最小意识状态,病人偶尔会显示出对外界刺激的反应,但这种反应并不一致。在临床上对病人意识状态的诊断通常只能通过病人的行为反应进行判断,比如病人是否会对外界刺激进行反应。这就可能出现一个很可悲的状况,如果一个病人存在意识,但是丧失了运动能力,他同样无法对医生的刺激进行反应。这时我们仍然得把病人归类为植物人状态或最小意识状态。很多病人的家属会固执的认为病人还存在意识,可以理解自己的话,因此会坐在床边一直与病人说话。在琼瑶阿姨的电视剧中,这时镜头一转,就会发现病人眼角一行眼泪流下~

眼泪是不靠谱的,不过有fMRI,我们可能读到藏在植物人脑中的意识。早在2006年,Owen等就在Science上就报告了一个惊人的发现。研究者对一名因车祸而成为植物人的病人进行fMRI扫描。同时,研究者让病人进行两种想象任务:一种与运动相关,想象自己打网球的动作;另一种与空间相关,想象自己在家中行走。结果病人在运动想象任务中激活了辅助运动皮层 (SMA),而在空间想象任务中激活了海马旁回 (PPA)。这种激活模式与正常被试进行相同想象任务的激活模式是一致的。从而提供了很强的证据,表明这名女病人可以理解研究者的话,并与研究者合作完成了想象任务。虽然可能因为运动功能的丧失导致病人无法与研究者交流,但病人的某些大脑活动是正常的。

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(病人在完成运动想象和空间想象任务时的激活模式与正常人很相似,图片来自Owen et al., 2006)

在这个病人之后的3年里,这个研究小组又扫描了54名植物人病人或最小意识状态病人。研究者都让病人完成这两类运动想象和空间想象任务。在这54名病人中,有5名病人显示出了可靠的辅助运动皮层或海马旁回的激活。

接下来,研究者又有了一个天才的想法。如果病人可以成功的主动操控大脑内两个区域的兴奋水平,那么也许可以通过监控这两个区域的激活水平来与病人交流。研究者选取了一名大脑活动响应最可靠的病人,让病人回答一系列问题。问题与病人生活有关,病人只要回答是/否就可以,比如“你父亲的名字是Alexander么?”同时,研究者告诉被试,如果答案是“是”,就进行动作想象;如果答案是“否”,就进行空间想象。根据辅助运动皮层和海马旁会的激活水平,研究者可以判断病人做了什么回答。6个问题中的5个,研究者可以通过大脑活动水平识别。而第六个问题,因为辅助运动皮层和海马旁回缺少激活而无法识别。

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(病人在回答问题时的激活模式,图片来自Monti et al. 2010)

总之,fMRI的结果显示了,我们可以通过fMRI技术与植物人病人进行一定的交流。在这个研究中,研究者只是问了一些已知答案的问题,来验证这种方法的有效性。在将来,也可以直接问一些与病情有关的问题,如病人能否感觉到疼痛。这样也许真的可以帮助病人更好的康复,甚至恢复清醒。

这篇文章发表在传说中的《新英格兰医学杂志》 (New England Journal of Medicine)上。

Monti, M., Vanhaudenhuyse, A., Coleman, M., Boly, M., Pickard, J., Tshibanda, L., Owen, A., & Laureys, S. (2010). Willful Modulation of Brain Activity in Disorders of Consciousness New England Journal of Medicine DOI: 10.1056/NEJMoa0905370

Owen, A. (2006). Detecting Awareness in the Vegetative State Science, 313 (5792), 1402-1402 DOI: 10.1126/science.1130197

评论

  1. 这些研究都好给力啊!
    今年有人(Sinnott-Armstrong, Walter P)在cortex上指出这些研究可能引发植物人法律相关的问题。

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