大脑失去连接还能有意识吗？

摘要：一项新研究表明，在清醒癫痫患者经手术分离的脑半球中，类似睡眠的慢波脑活动可持续数年。研究人员通过脑电图（EEG）记录发现，孤立的皮层呈现出与深度睡眠、麻醉或植物人状态相似的模式，这表明意识缺失或减弱。这些在术后数年观察到的脑电波，引发了关于此类神经组织能否维持任何功能或有意识活动的根本性问题。研究结果凸显了皮层动力学的弹性以及在分离脑系统中定义意识所面临的哲学挑战。

关键事实：

• 持续慢波：EEG记录显示，术后数年分离的半球中存在持续的类似睡眠的慢波模式。
• 意识减弱：这些模式类似于深度睡眠或麻醉时的脑活动，表明意识有限或缺失。
• 哲学意义：研究结果重新引发了关于孤立脑组织能否维持任何形式主观意识的争论。

来源：PLOS

意大利米兰大学的马尔切洛·马西米尼及其同事于10月16日发表在开放获取期刊《PLOS生物学》上的一项研究表明，在清醒癫痫患者经手术分离的神经组织中，类似睡眠的慢波模式可持续数年。然而，孤立半球中慢波的存在是否损害意识，以及它们是否发挥任何功能或可塑性作用，仍不明确。

脑半球切除术是一种用于治疗儿童严重癫痫病例的外科手术。该手术的目的是使患病神经组织（可能包括整个半球）与大脑其他部分最大程度地断开连接，以防止癫痫发作的传播。 分离的皮层（大脑神经组织的外层）并未被手术切除，且保留了血管供应。由于它与感觉和运动通路隔离，无法通过行为方式进行评估，这就留下了它是否保留与某种意识形式一致的内部状态的问题。 更广泛地说，人们对分离皮层的大部分在清醒人类中能够维持的活动模式仍知之甚少。 为了解决这些问题，马西米尼及其同事利用脑电图（EEG）测量了10名儿科患者在手术前及术后长达三年的清醒状态下孤立皮层的活动，重点关注非癫痫背景活动。 手术后，分离的皮层上出现了明显的慢波。这是新的证据，表明这种模式在皮层完全分离后可持续数月甚至数年。慢波的持续存在引发了一个问题，即它们是否发挥任何功能作用，还是仅仅反映了皮层活动回归到默认模式。 明显的宽带EEG减慢类似于在深度非快速眼动（NREM）睡眠、全身麻醉和植物人状态等情况下观察到的模式。研究结果表明，孤立皮层中出现类似梦境体验的可能性缺失或降低。总体而言，EEG证据与意识缺失或减弱的状态相符。 作者表示，仅基于大脑的物理特性（如明显的EEG慢波）对意识存在与否进行的任何推断都应谨慎对待，特别是在无法通过行为方式评估的神经结构中。在临床结果需要术后侵入性监测的情况下，应通过颅内记录进一步表征头皮水平观察到的减慢情况。 米歇尔·A·科隆博说：“这只是揭示难以接近系统中意识问题的开始。在修订过程中，我们面临不同观点，这揭示了该问题的复杂性。” 马尔切洛·马西米尼补充说：“这种模式可能为脑损伤患者出现类似睡眠的脑活动的原因以及它与他们的意识水平的关系提供线索。” 阿尼尔·K·塞斯补充说：“这是一次令人兴奋且非常令人满意的科学之旅。它始于多年前关于完全孤立的神经系统中‘意识孤岛’可能性的哲学讨论，到现在，这次精彩的合作在这个临床上重要的问题上提供了重要的实验性见解。” 蒂姆·贝恩最后表示：“意识研究涉及许多令人困惑的案例，在这些案例中，对于主观体验的可能性尚不清楚该如何表述。作为一名哲学家，与这个优秀的科学家和临床医生团队一起探索意识科学的新前沿是非常有意义的。”

关键问题解答：

• 问：研究人员对分离的脑半球有什么发现？ 答：他们发现，癫痫手术后，经手术分离的脑半球可显示持续数年的类似睡眠的慢波活动。
• 问：这是否意味着分离的半球有意识？ 答：没有证据支持有意识；EEG模式类似于睡眠或麻醉等无意识状态，但问题仍未解决。
• 问：这项研究为什么重要？ 答：它加深了我们对脑半球切除术后脑动力学的理解，并促使科学家重新思考脑活动对意识的意义。

作者：克莱尔·特纳

来源：PLOS

联系方式：克莱尔·特纳 - PLOS

图片：图片来源为神经科学新闻

摘要：脑半球切除术是一种治疗难治性癫痫的神经外科手术，需要将很大一部分皮层（可能包括整个半球）与其皮层和皮层下连接断开。虽然这种干预可防止癫痫发作的传播，但引发了重要问题。 我们通过首次探索10名儿科患者手术前后清醒状态下孤立皮层的脑电图（EEG）状态来解决这些问题，重点关注非癫痫背景活动。 这种宽带EEG减慢导致光谱指数显著下降，光谱指数是一种经过验证的意识标志物，达到了深度麻醉和植物人状态的特征值。 明显的慢振荡和宽带减慢的发现初步支持了孤立皮层中意识缺失或减弱的推断。此外，术后数年单半球类似睡眠模式的持续存在，为人类大脑皮层分离的长期电生理效应提供了独特见解。