科学—转化医学：科学家开发测量意识新方法 电磁刺激震应

长江

作者：Marcello Massimini

来源：《科学—转化医学》

发布时间：2013-8-19 10:50:38

科学家开发测量意识新方法




本电磁脉冲能被用于可产生意识的诊断测量结果。

图片来源：BSIP SA/ALAMY

对于大多数人而言，意识和无意识状态很容易区分，但对一些脑损伤患者来说，两者之间就很难区分了。现在，神经学家设计出一种脑活动单一度量标准，将有助于区分不同的意识状态，并指导脑损伤患者的医学治疗。相关研究报告近日发表于《科学—转化医学》期刊上。

“这是一个非常有意义的研究。”美国哈佛大学医学院斯伯丁康复医院神经心理康复科主任Joseph Giacino说。

意识是难以捉摸的，但人们知道它就是那个当自己进入深度睡眠时便会消失，而醒来时又会重新出现的东西。医生们常常会通过人们是否有能力对外部指令——如“睁开你的眼睛”或“捏我的手”——进行处理并作出回应，来决定一个人是否有意识。但这些方法都是肤浅的。

过去10年中的研究已经证明，一个完全与外部环境隔绝联系的大脑仍然可以有某种程度的意识，这种情况也会发生在从昏迷中恢复但却无法移动或理解命令的脑部受伤的病人身上。

一种理论认为，在有意识的大脑中，每个不同的神经元群都在起着其自身的特定的计算作用，但它们也仍然能够与其他神经元群进行沟通。换言之，它们会互动并计算。当大脑失去这种复杂性时，神经元或者会变得更为均一，或者它们的沟通能力受到损害。神经科学家一直在尝试研发根据这种大脑复杂性来检测意识的方法。

意大利米兰大学神经生理学家Marcello Massimini及其同事发现，电磁刺激有意识的人类大脑，能激发一连串活动以及在大脑的不同区域生成独一无二的响应。但是，在无意识者中，这些活动既不能传播，而且不同脑区域的响应也没有变化。

在最新的研究中，Massimini研究小组提出一种新方法来检测大脑复杂性，即有多少信息流动正在大脑中发生。该方法被称作扰动复杂性指数（PCI）。在整个过程中，研究人员使用一个强力的磁刺激对整个大脑进行一次轻微的“震动”，并记录神经元的反应。

2005年至2009年间，他们将该技术应用于来自意大利、比利时和美国的52位参与者身上。

研究人员在脑损伤病人，用不同药物进行麻醉的参与者，清醒、深度睡眠或做梦的参与者，以及其他不同参与者中测试了这种技术。结果显示，健康的参与者在清醒时，度量值较高，但在麻醉诱导无意识状态和睡眠的某些阶段中，数值下降了一半。

在那些临床诊断为植物人的参与者中，度量标准同样较低。在两位被诊断患有闭锁综合征的参与者中，他（她）们完全清醒，但是仅能作出最低限度的应答，度量值也较高。而那些被诊断为中间意识状态的脑损伤参与者的测量结果落在两个极端之间。

Massimini解释道，这些差别能够帮助内科医生判断何时进行不同的治疗，以及疗效如何。“这个数字告诉你大脑如何活动。”他说。另外，值得注意的是，该技术无需患者从事任何有关感觉、运动或认知的任务。

加拿大西安大略大学神经学家Adrian Owen一直倡导使用功能性脑成像来诊断脑损伤患者的意识水平，但是他的技术需要使用核磁共振成像等。他表示，Massimini的方法更容易应用，并且不需要患者做任何事情。“这看上去非常令人兴奋。” Owen说。（张章）

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《科学—转化医学》发表论文摘要（英文）：

http://stm.sciencemag.org/content/5/198/198ra105