激发意识
在经历了严重的脑部受伤或中风之后，许多人进入了一种“介于两者之间”的意识状态：他们似乎恢复了警觉性和唤醒性-自发而周期性地睁开眼睛，似乎醒来并入睡了-但是表现出没有任何迹象或具有任何（自我）意识的最小迹象。医生依靠行为测试来确定谁患有这种意识障碍：眨眼一次，朝我看，动一下手指。但是，如果损坏导致患者丧失了这些运动能力，该怎么办？通常，处于最低意识状态且无法进行这些运动的患者会被误诊为失去意识（通常称为植物人状态），而错过了可以帮助他们康复的康复疗法。研究表明，即使处于短暂状态，多达40％处于植物人状态的患者实际上也可能具有部分意识，这对于科学和医学都是至关重要的问题。对于不能对行为命令做出反应的患者，医生如何可靠地诊断意识？一旦意识得到确认，什么样的疗法或干预措施可用于帮助改善（甚至适度）恢复？
Martin Monti博士是加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）的认知心理学教授。他的工作证明，患有意识障碍的患者在必不可少的丘脑回路中出现萎缩，有助于形成意识状态。他还发表了《大脑刺激》中的一个案例研究，该研究表明，使用一种称为低强度聚焦超声脉动的非侵入性刺激形式，可以帮助“跳开”受损的丘脑回路，从而改善大脑处理信息的能力，并且结果，帮助意识障碍患者响应命令，参与康复并随着时间的推移潜在地提高其认知能力。
在这里，蒙蒂（Monti）讨论了在患有严重脑损伤的患者中确定意识的挑战，刺激和修复受损回路的潜力，以及为什么即使很小的改善对患者及其亲人也是如此重要。
我曾经致力于使人与众不同的体验的另一个方面–语言与思想之间的关系。如果您问：“人类与其他物种有何区别？”语言和意识都将排在首位。在进行这项工作时，我遇到了比利时神经病学家史蒂文·劳瑞斯（Steven Laureys），后者致力于意识障碍。他的工作吸引了我-随着我继续攻读博士学位，我对意识障碍以及失去和恢复意识的含义越来越感兴趣。我最终在该领域进行了博士后研究，研究了如何将MRI应用于意识障碍。这是一个美丽故事的开始。
为什么意识障碍对学习如此具有挑战性？为什么我们找到更好的方法来评估和治疗这些患者如此重要？
作为博士后，我遇到的第一个问题是弄清楚您如何知道一个人是否有意识。你怎么知道你是否有意识？如果我问你，当然，你会立即说：“我当然！”您可以说这是因为您感觉自己在那儿，并且感觉自己正在体验周围的世界。您是世界上的代理商。但是要指出另一个人并确定他们是否有意识要困难得多。您无法获得他们的感官或经验。我们必须依靠观察人的行为。他们告诉您或告诉您他们有意识。从历史上看，别无他法。
现在，想象某人像您一样具有100％的意识，但是他们完全瘫痪了。他们无法讲话，移动或让您知道他们有意识。这个人无法做任何事情来向我们展示他们身在其中，并体验与我们相同的世界。我们获得某人意识的唯一方法是通过行为。而且，如果意识与行为之间的联系中断，则无法通过行为揭示意识。那么我们如何确定意识是否存在？
当时，阿德里安·欧文（Adrian Owen）进行了一些激动人心的工作，使用功能磁共振成像来显示这些患者的精神活动。您可以让患者想象做某事，然后查看相应的大脑活动，而不是要求某人动手或眨眼两次以回答问题。我们要求他们想象移动一只手，如果他们有意识，我们将看到与某人实际移动一只手时类似的活动模式。换句话说，即使没有输出，我们也可以看到大脑在做某事。当您问一个脑部受伤的人想像弹钢琴或网球时，如果他们正在做被要求的事情，我们可以看到大脑在我们希望看到激活的地方兴奋起来–当我说停止时，激活是否停止了以响应方式想象，这是您有意识并用自己的思想做出回应的良好证据。
您的工作显示丘脑回路有目标性萎缩。这对那个人意味着什么？
第一个问题是：“如果一个人不能移动，你如何分辨他是否有意识？”第二个问题是有意识和无意识的人的大脑有什么不同。如果我们能够找到第二个问题的答案，那么您就可以开始想象帮助大脑的新方法。
现在我们知道，意识是各种不同大脑系统的广泛相互作用。就是说，似乎确实存在大脑的特殊部分，可以使意识产生。丘脑似乎是这些关键成分之一。进入植物生长状态并不重要，意识越受损，我们在大脑关键区域看到的萎缩就越多。
为了维持意识，这个区域似乎有些特别重要。缺乏意识不仅是大脑的整体活动真的很沮丧，也不是大脑没有充分发挥其节奏。相反，我们看到丘脑起着至关重要的作用。这可能是导致大脑进入意识状态的关键因素。的确，当您刺激该区域并重新参与这些重要的回路时，整个大脑的代谢活动就会增加。
一些工作表明，深部脑刺激（DBS）可能是重新参与这些回路的一种方式。但是您是低强度聚焦超声脉动的支持者。您为什么认为此方法可行？
占主导地位的观点认为，当动物遭受严重的脑损伤时，它会随着丘脑最中央部分的细胞达到顶点而变得沉默。这就导致了一种全球性的新陈代谢抑制，大脑无法维持这种会引起意识的功能。那么我们该如何干预？有两种广泛的方法。首先是侵入性的：您可以在丘脑中放置一个电极，以帮助重新启动那些重要细胞的活动。那是星展银行，这项工作显示出了惊人的成果。问题是大多数处于植物生长状态的患者不符合进行此类手术的资格。这不是您可以在所有人身上使用的工具。
因此，我们开始考虑第二种方法：是否可以做完全相同的事情，刺激这些细胞，但无需手术？如果可以的话，那么几乎每一个意识障碍的患者都可以受益。那就是低强度聚焦超声脉动非常吸引人的地方。它与传统超声波几乎相同，但是我们不会像在胎儿超声波中那样对光束进行散射，而是对其进行聚焦，以便在大脑深处产生椭圆形，类似于雪茄形状的能量，而无需刺激所有物体。组织。您可以将这种小的强度焦点放在可以使我们精确瞄准丘脑的距离上。而且，如果它按照我们认为的方式工作，那么实际上任何可以进行MRI检查的人都可以使用此工具。它的大小相当于咖啡杯碟的大小，您可以将其放在患者的头部，以非侵入性的方式刺激丘脑，从而激活您想要激活的电路。
如案例研究所述，您已经成功采用了这种方法。您是否希望在其他患者中看到相同的结果？
那个病人康复得很厉害。目前，我们正在收集更多的慢性意识障碍患者，这意味着他们至少经历了一年的疾病。有些患者的诊断时间甚至更长。平均而言，使用刺激后我们确实看到了改善，这意味着我们在这些人中看到了一些新行为。对于某些患者而言，这种行为可能是他们在无法连续执行命令之前对命令进行更多移动的能力。在另一种情况下，我们看到患者可以通过系统地向上和向下查询来回答问题。这使我们非常充满希望。
我们现在正在进行纵向研究。在这一点上，我们需要进行仔细的研究，以便将患有慢性意识障碍的患者引入超声检查之前和之后进行仔细的行为和生理测量。因为，如果这可行，那么当我们进行刺激时，我们应该会看到与意识水平提高相关的大脑活动得到改善，例如，使用正电子发射断层扫描（PET）可以增加大脑的新陈代谢。短期目标是使用客观标志物确定该技术是否具有神经活性，以表明该干预措施正在影响最重要的标志物-与意识恢复有关的标志物。我们还想进行一项双盲研究，我们有两组患者，其中一组接受超声检查，而另一组则没有，因此我们可以看到接受治疗的一组是否效果更好。我们还需要找出这种方法的先决条件。这项技术可能不适用于每个患者。我们需要了解最适合谁，以及为什么。当我们将这些东西放在一起时，我们可以开始移动针头以查看这对这些患者是否可行。
您希望您的工作如何帮助我们治疗意识障碍患者？
有许多康复中心擅长于他们的工作，但是他们努力帮助无法积极参与康复的患者。我们需要能够积极参与的患者。
从远处看，这些恢复的功能中有些看起来很小，但实际上却很有意义。您可能认为能够系统地移动拇指或眨眼以回答问题并不多，但是对于大多数患有这些疾病的患者来说，您在电影中看到的那种完全康复并不是一个合理的期望。
如果我们可以使患者反应更快一些，他们可以开始在不同疗法中进行更多的相互作用，这可能会对他们有所帮助。 他们可以开始与家人互动，这对于患者及其亲人都非常重要。 能够参与和交流，即使只是对或不对，也可以使患者更多地参与生活。 那已经是一个了不起的结果。 Monti，M. M.，Schnakers，C.，Korb，A.S.，Bystritsky，A.＆amp; Vespa，P.M.严重脑损伤后意识障碍中的非侵入性超声丘脑刺激：一项首次报道。 Brain Stimulation 9，940-941（2016）。 Monti，M. M.等。 意识障碍中大脑活动的任意调节。 新英格兰医学杂志362，579–589（2010）。 洛杉矶时报的故事：“几个月来，他徘徊在清醒与虚无之间的炼狱中”