麻醉藥幫助我們理解什么是意識

十多年前的一天，外科醫(yī)生們正在對一名43歲的女性進行子宮切除術(shù)?；颊咴诼樽硐率チ艘庾R，所有的一切似乎都按部就班有條不紊——直到她身上的麻醉突然失效了一段時間，她無法睜開眼睛，無法動一動手指。她試圖呼吸，可即使是這樣最基本的反射也不能正常進行；一根管子卡在她的喉嚨里。她的神智清醒著，知道自己正在手術(shù)臺上，只是一動也不能動，不能向任何人訴說發(fā)生了多么可怕的事情。

在關(guān)于麻醉覺醒(anesthesia awareness)的研究里，充滿了此類恐怖故事，這是由于給予麻醉的確是一項令麻醉醫(yī)師如履薄冰的棘手任務(wù)。用藥過量可以致人于死地。但藥量不足卻可能使患者在手術(shù)中醒來，而無法向其他人訴說自己的困境。每1000名接受全身麻醉的患者中，平均會有一或兩人(0.13%)不幸并非如表面所見的那樣不省人事——他們記得醫(yī)生們的交談，感覺得到外科醫(yī)生的刀劃過血肉，盡管此時他們的身體仍然毫無知覺，被動地任人擺弄。目前還沒有什么真正有效的方法可以防止麻醉過程中出現(xiàn)這種岔子。因為，成功的麻醉需要實現(xiàn)完全無意識，而我們現(xiàn)有的技術(shù)還無法對意識加以衡量。

現(xiàn)在已經(jīng)有一些工具可以幫助麻醉醫(yī)師較好地把握自己所用藥物的效力，但這些系統(tǒng)還不夠完善。密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院(University of Michigan Medical School)的麻醉學(xué)教授喬治·馬舒爾(George Mashour)表示，對于大多數(shù)接受吸入麻醉的患者而言，尚無比半個世紀前研發(fā)的用藥劑量指標效果更好的知覺觀察方法。馬舒爾還告訴我，在麻醉工作中存在著兩個相互交織的未解謎團：首先，我們并不完全了解麻醉的工作機制，至少在神經(jīng)學(xué)基礎(chǔ)的層面上是如此。其次，我們對意識也沒有實現(xiàn)真正的理解——大腦如何創(chuàng)造了意識，以及，“意識”的確切定義究竟是什么。

由于無法直接對意識加以測量，麻醉師們只好退而求其次，監(jiān)測意識的替代物——特定類型的腦電波、生理反應(yīng)和疼痛敏感度的存在情況，并在上述指標升高時增加麻醉劑量。此外，為了改善這一方法，神經(jīng)科學(xué)家正試圖尋找“意識的神經(jīng)機制”(neural correlates of consciousness)，即，人在從明顯的意識知覺狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槊黠@無意識狀態(tài)的過程中腦功能的改變。他們認為，對此了解得越深入，就越有希望解開意識之謎。

關(guān)于意識的神經(jīng)機制的研究興起于20世紀90年代。美國加州大學(xué)歐文分校(University of California, Irvine)的麻醉學(xué)副教授邁克爾·阿爾基爾(Michael Alkire)是最早參與此類研究的科學(xué)家之一。八月份由圣保羅大學(xué)(University of S?o Paulo)和威斯康星大學(xué)麥迪遜分校(University of Wisconsin, Madison)的研究人員組成的國際研究團隊發(fā)表了一項研究，令他格外興奮。該研究比較了患者在整個意識譜系——醒覺、睡眠、接受麻醉劑后、昏迷或罹患“閉鎖綜合征”（此時，患者的軀體陷入類似昏迷的狀態(tài)，但大腦仍在活動且醒覺）——的多種狀態(tài)下大腦活動的異同。研究人員采用磁場來刺激受試者們的大腦，并使用腦電圖(EEG)跟蹤了腦電脈沖的路徑。結(jié)果顯示，在我們通常認定為有意識或無意識的大腦中，這些刺激引起的反應(yīng)方式截然不同?！叭绻颊咛幱谛延X狀態(tài)，電脈沖信號可以傳遍整個大腦，”阿爾基爾說?！暗?，如果他們失去了意識，脈沖信號往往只在局部短暫停留，然后便如曇花一現(xiàn)般消失無蹤?！?/P>

 

 

Illustration by Christopher Brand

這些研究結(jié)果令阿爾基爾十分振奮，因為它很好地支持了一個現(xiàn)有的意識運作理論。在馬舒爾對意識的神經(jīng)機制進行研究的過程中，與傳統(tǒng)觀點相背離的證據(jù)一再出現(xiàn)，這些證據(jù)表明，在無意識者的大腦中，感覺網(wǎng)絡(luò)仍在局部地發(fā)揮作用，只是大腦內(nèi)部的通信系統(tǒng)完全崩壞了。換句話說，鄰近街區(qū)的燈照常亮著，可互聯(lián)網(wǎng)和電話線都被切斷了。

這項圣保羅-麥迪遜研究顯示，無意識是大腦的不同部位間失去聯(lián)系的外在表現(xiàn)：只是信號無法傳遞而已。它還表明，當(dāng)麻醉劑恰好切斷那些通信線路時，麻醉效果最好。更重要的是，該研究為我們探討一個深奧的問題提供了啟示：人類的體驗作為一個整體，是如何從微小的電脈沖中誕生的？

神經(jīng)科學(xué)家已然確知，意識并不存在于大腦的任何一個特定部位——并沒有一個腦區(qū)專司匯總所有的信息——但他們所知的也僅限于此。意識的本質(zhì)使其難以進行直接研究，因此，在過去的一百年中這一領(lǐng)域的絕大部分都是哲學(xué)家們的舞臺，可惜他們各執(zhí)己見，沒有達成多少一致意見。例如，哲學(xué)家約翰·塞爾(John Searle)將意識描述成了一種純粹的主觀體驗——當(dāng)你在早晨醒來時，你就獲得了意識；等你在夜間入睡（或者死亡，這取決于你這一天過得怎么樣）時它便消失了。而在哲學(xué)家丹尼爾·丹尼特(Daniel Dennett)撰寫的名為《意識的解釋》(Consciousness Explained)論著中，則大大貶低了意識的主觀體驗，以至有評論家戲稱這本書“把意識給解釋沒了”。

在20世紀的絕大部分時間里，科學(xué)家們在很大程度上一直對這些爭論視若無睹。但是，1994年美國亞利桑那大學(xué)(University of Arizona)舉行的一場跨學(xué)科會議第一次將科學(xué)家和哲學(xué)家們聚在了一起。這次會議引發(fā)人們就麻醉和意識之間的聯(lián)系展開了持續(xù)的研究。該校意識研究中心(Center for Consciousness Studies)的主任斯圖爾特·哈姆魯夫(Stuart Hameroff)是這次會議的組織者。他告訴我，麻醉是可解釋科學(xué)家們?yōu)楹涡枰伎家庾R問題的絕佳例子。他說，單憑患者無法對疼痛作出反應(yīng)并不足以判定他已經(jīng)失去了意識。

這是因為，雖然保持意識需要大腦，但感受痛苦卻未必需要大腦的參與。20世紀90年代，科學(xué)家們在大鼠和山羊身上進行試驗，他們故意損傷或去除了不同的大腦部位，然后研究麻醉劑的作用發(fā)生了怎樣的改變。當(dāng)皮層、丘腦和腦干受損后，要防止動物因疼痛而掙扎所需的藥物劑量并沒有發(fā)生改變?！笆聦嵶C明，他們之前檢測的只是脊髓反射，這是一種非常原始的反應(yīng)，跟意識沒有任何關(guān)系，”哈姆魯夫說。意識的外在表現(xiàn)與真正的覺醒狀態(tài)之間可能存在關(guān)聯(lián)，也可能完全是兩碼事。

在日常生活中，想要確知某個人的意識狀態(tài)幾乎是不可能的，哈姆魯夫說，盡管它似乎是如此顯而易見。哲學(xué)家們很喜歡這樣講：你只知道你周圍的人看起來都具有完整的意識，但沒有一個人對此有任何主觀體驗。（他們經(jīng)常在這些人面前炫耀所謂的“思想實驗”，并稱他們?yōu)椤罢軐W(xué)僵尸”。）只是對于那些身在麻醉和手術(shù)刀下的患者而言，這樣的詭辯起不到什么寬慰效果。

有越來越多關(guān)于麻醉狀態(tài)下大腦功能的研究表明，對來自大腦多個不同部位的信息加以綜合的能力是衡量意識的最佳指標。馬舒爾指出，有些人甚至認為這種不同腦區(qū)之間的通訊交流就是意識本身。我們對世界的主觀體驗很可能是大腦試圖拼湊不同的感覺輸入信息時產(chǎn)生的副產(chǎn)物。

很容易看出，上述觀點與腦電脈沖研究之間存在一定關(guān)聯(lián)。當(dāng)大腦陷入熟睡、昏迷或麻醉藥物的影響之下時，雖然它并沒有停止運作，但其綜合信息的能力卻消失了。找出一種可測定腦內(nèi)通訊的方法對于防止患者在手術(shù)臺上醒覺至關(guān)重要。

在2013年6月的《麻醉學(xué)》(Anesthesiology)雜志上，馬舒爾建議：使用一臺監(jiān)測儀來專門監(jiān)測大腦內(nèi)部的通訊能力。這與腦電脈沖研究有點類似，但它們跟蹤的是不同的信號。研究顯示，在意識清醒的大腦中，感覺區(qū)（例如，大腦后部的視覺皮層）與信息加工相關(guān)的高級區(qū)域（比如位于耳后側(cè)的顳葉）之間存在腦部活動環(huán)路。馬舒爾等稱其為“回返加工”：信號從感覺區(qū)進入加工區(qū)，然后再返回感覺區(qū)。在人失去意識后，這種“回返加工”也隨之煙消云散。馬舒爾的研究表明，在三種不同類別藥物的麻醉下，人的大腦中都呈現(xiàn)了這種模式的存在和缺失。這并不是某一種藥物的副作用。這項工作表明，如果麻醉監(jiān)測器能夠監(jiān)測電信號如何在大腦之中傳送，可能會比單純測定大腦是否產(chǎn)生電波更為有效。

如果能夠開發(fā)這樣的設(shè)備，對于那0.13%的不幸患者以及啟蒙哲學(xué)的粉絲們都是大好消息。馬舒爾告訴我，意識的綜合模式最早可以追溯到伊曼紐爾·康德(Immanuel Kant)——他的《純粹理性批判》(Critique of Pure Reason)或可因神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展而獲得平反?！翱档抡J為，必有一定的過程將單獨的信息整理加工，使其彼此聯(lián)系并結(jié)合為一體，即成為經(jīng)驗，”馬舒爾說?！岸嗄陙?，我們已經(jīng)逐步確定景象、色彩和運動的評鑒由大腦的不同區(qū)域所介導(dǎo)。然而，大腦是如何將它們整合為統(tǒng)一的感知印象的？”康德所處的時代遠在腦電監(jiān)測儀及麻醉劑的發(fā)明和使用之前，1781年，他寫道，很明顯，“如果沒有這種綜合作用，多姿多彩而散亂的感覺信息將不可能在一個意識中實現(xiàn)統(tǒng)一?！?/P>