講到植物人，很多人會以為，植物人就是腦死亡但還有心跳的患者。其實這混淆了植物人和腦死亡的概念。植物人和腦死亡患者都有大腦神經細胞的死亡，都失去了意識，都需要大量的醫療保障。但腦死亡的確切定義是，包括腦幹在內的全腦功能喪失的不可逆轉的狀態。由於腦幹功能的喪失，人的最基本的反射功能也會喪失，臨床上的主要表現包括，自主呼吸停止，不可逆性的深度昏迷，腦幹神經反射消失，瞳孔散大或固定，對光線強弱無反應，腦電波消失，呈平直線，腦血液循環完全停止，按照現代醫學對死亡的定義，腦死亡的人就是已經死亡了。但植物人是活人，區別於腦死亡患者最重要的一點是腦幹仍然有功能。植物人仍然有心跳，也有部分條件反射，這都是腦幹功能。MCS（最小意識狀態）比植物人的狀態好一些，病人有自主的簡單動作，比如朝物體伸手，或者對指令或周遭環境作出微弱的反應，這些動作都不是條件反射性的。
現在我問你一個聽上去很白痴的問題，在你心目中，植物人和死人相比，哪個會更有可能具備意識？我相信，如果直接這麼問，絕大多數人都會選植物人更有可能具備意識。但令人萬萬沒想到的是，可能在大多數人心中的真正想法，未必如此。此話怎講？咱們來看英國著名的期刊《經濟學人》上的一篇文章，我看了也很詫異啊。
2011 年，馬里蘭大學和哈佛大學的研究人員做了一個實驗，目的就是弄清楚普通人對植物人是怎麼看的。首先，他們在紐約和新英格蘭的公共場所隨機選擇了 201 位受訪者回答問題，回答問題之前先要受訪者閱讀三則短篇報導中的一篇。三則短篇報導都說到了一個名叫戴維的男子遭遇了車禍，受了重傷。第一個報導的結果是他完全康復。第二個是他不幸死亡。第三個報導的結果是，他的大腦除了負責呼吸功能的區域外，全部損壞。雖然從技術上說，他還活著，但他可能永遠不會醒來，也就是他成為了植物人。
隨機選讀一篇後，每個參與者被要求為戴維的心智能力打分。這些能力包括：他是否能夠分清是非，他是否能夠記住他經歷過的一些事情，他是否知道他所處的環境，他是否具備健全的人格，他是否還擁有常人一樣的情感等等。參與者被要求使用七點評分法，3 表示他們非常同意戴維擁有上述能力，0 表示不置可否，-3 表示完全不認同戴維擁有上述能力。評分的結果是，完全康復的戴維平均得分 1.77，死亡的戴維平均得分 -0.29 。-0.29 這個得分讓人感到意外，這說明人們認為死去的人依然具有一定的心智靈敏性。最讓人不可思議的是，植物人狀態的戴維得分僅為 -1.73。在紐約和新英格蘭的普通民眾看來，植物人的心智能力還不如一個完全死了的人。
研究人員認為這種怪異的結果來自於受訪者對於支撐生命的我們的軀體的過分關注。為了弄清楚這個問題，他們又進行了一個補充實驗。在這個實驗中，他們給死亡的戴維兩種不同的描述。一種描述只是簡單地說他死了。另一種描述是在停屍房做過防腐處理後，下葬於本地公墓，戴維現在正躺在地下的棺材裡。通過這種毫無歧義的描述，研究者把參與者的注意力引向那具屍體。在這個實驗中，研究者還要求參與者列出自己的宗教信仰。結果，植物人戴維的得分再一次輸給了死人戴維。不論參與者有無宗教信仰，結果都是一樣的。但是，對於那個已經做了防腐處理且埋葬了的戴維，參與者給他的評分卻因為宗教信仰的不同而有所差異。無宗教信仰的參與者認為，這種情況下的戴維與植物人戴維的心智能力幾乎一樣。但有宗教信仰的參與者卻認為，植物人戴維的心智能力明顯不如那位已經長眠地下的戴維。
這個實驗可以部分說明，人們對大難去世的人，都抱有一定的「來世精神不滅」的想法。而對於活著卻長眠的植物人，則相對比較冷酷，並沒有真正把他們看作有意識的人。其實搜索一下就會發現，在我們周圍就有一些植物人甦醒過來的奇蹟。這些奇蹟中相同的一點就是，家人用盡了各種方法，試圖喚醒他們，並且持之以恆，始終沒有放棄過。植物人，執著地活著還是有尊嚴地離去，有關特麗·夏沃的安樂死爭論，我想還將繼續下去。
對於那些傾其所有照顧植物人的家屬而言，一點微小的希望都可以說是救命稻草。過去，家人判斷植物人是否有微弱的意識，總是會給他朗讀一首小詩，比如「離離原上草，一歲一枯榮，野火燒不盡，春風吹又生」，末尾還會說，如果你聽到了，眨眨眼睛或者手動一下。如果植物人真的有了反應，則會讓家屬欣喜若狂，但這並不是科學的評測意識的方法。那麼，用科學思維來考慮這個問題，應該怎麼判斷呢？科學思維中有一項重要的方法，叫做定量分析。
本世紀初，為了探測意識的整合度，威斯康星大學麥迪遜分校的精神病學家、神經科學家朱利奧·托諾尼和另一位神經科學家馬西米尼的團隊合作，他們基於腦電圖和一種名為「整合資訊理論」的意識理論，通過一種計算機算法，對意識水平進行了比較粗略的估計。雖然算法算不上精確，但他們用這種方法，準確區分出了六名健康志願者的狀態，比如他們是清醒地靜靜地閉著眼睛，還是處於深度睡眠的無意識狀態。這初步證明了該方法的有效性。
處於深度睡眠的人，大腦就像一個運轉功能出問題的時鐘。在剛剛所說的實驗中，志願者腦電波的初始波幅大於他醒來時的波幅，但腦電波的持續時間要短得多，並且不會讓相互連接的腦區彼此回應。深度睡眠時，雖然神經元仍然保持活躍，這一點可以從局部腦區的強烈反應中得到驗證，但大腦的整合功能已經不再起作用了。清醒大腦中的腦電活動模式，在深度睡眠狀態下的大腦中很難見到。擴展該方法，可以區分一些更複雜的大腦狀態。在過去幾年裡，托諾尼、馬西米尼和另外十七位神經科學家，已經在許多受試者中測試了這個方法，並於 2016 年發表了一篇具有里程碑意義的研究論文，詳細總結了這套方法。
研究人員使用經顱磁刺激（TMS）技術，在患者的頭皮上放置了一個封閉線圈，線圈會發送一個脈衝磁場，刺激大腦的相應部位，在皮層神經元中觸發短暫的電流。從不同腦區對脈衝磁場的反應可以看出，如果一個人是清醒的，他的大腦是神經連接完好的，那麼他大部分的大腦皮層的活動都非常複雜，既不是完全規律的，也不是完全隨機的，只能用「複雜」這個詞來形容。研究人員用一種數學方法評估了大腦的複雜性，想弄清楚不同的腦區在不同的時間範圍上，神經反應究竟存在著多大的差異。這種評估方法來自計算機科學，它的算法也是著名的 zip 壓縮算法的基礎。在計算機領域，zip 算法主要用於壓縮圖片和電影，以減少存儲它們所需的磁碟空間。這也是為什麼科學界將檢測意識的過程稱為刺激與壓縮（zap and zip）的原因。最後，每個人的腦電反應轉換成了一個確切的數字，這個數字就是「擾動複雜度指數」，Perturbational Complexity Index，PCI。如果大腦沒有對磁刺激作出反應，比如大腦皮層受到抑制時就會出現這種情況，又或者腦電僅有微弱的波動，那麼 PCI 的數值就接近於 0。而大腦反應複雜度最高時，PCI 的數值就接近於 1。PCI 是一個在 0 到 1 之間浮動的數值，數值越高，大腦對磁脈衝的反應就越複雜和豐富多樣。
PCI 研究的方向非常明確，接下去就是找到 PCI 的臨界值，也就是在 0 到 1 的數值間定個位，小於這個臨界值，患者就是無意識的，大於這個臨界值，患者就是有意識的。這個臨界值至關重要。它是能夠產生意識的大腦活動複雜度的最小值。那些灰色地帶的患者，用常規方法無法知道他們是否存在意識，那麼就需要用 PCI 去判斷一下他們的大腦意識水平。
2016 年，研究開始了。研究人員在比利時和義大利的一些專科診所，對受試者使用了這項技術。研究發現，當把 PCI 的臨界值設定為 0.31 時，可以完全準確地推斷出那些健康受試者是否有意識。接著就要進入灰色地帶了，先去判斷一下 MCS，也就是最小意識狀態的病人，到底是否存在著意識。最小意識狀態的那組病人，除了具有基本的反射功能，還存在其他意識行為的跡象。在 38 例最小意識狀態患者中，研究人員正確辨識出了其中 36 例存在意識，只把 2 個患者診斷為無意識狀態。接著研究人員就對植物人進行實驗， 在 43 例無法溝通的植物人患者中，有 34 個患者被判定為無意識。而另外 9 名植物人患者的 PCI 值大於 0.31，也就是說，他們大腦反應的擾動複雜性，與許多對照組個體在有意識的狀態下一樣高。這些患者的皮層反應高度複雜，有可能存在意識，只是無法與外界及親人溝通。
除了 PCI 指標，還有一項檢測植物人是否具備意識的方法。2010 年 ，英國劍橋大學腦科學博士亞德里安·歐文帶領的研究小組通過功能性核磁共振成像技術（fMRI），對 23 名植物人的腦部進行了掃描，以觀察他們對於外界刺激的大腦反應。這 23 名植物人都能夠像正常人那樣交替進入睡眠和醒來的狀態，甚至眼睛也可以睜開，但對外界事物毫無反應，言語、意識和思維能力幾乎接近於零。根據醫學界對於植物人的定義，他們都已經處於了「永久性植物人狀態」。這些植物人中，有 4 人被掃描出，腦部對於外界刺激會產生反應，他們可以想像運動場景，也可以想像空間場景。當他們思考不同問題時，腦部血流會在核磁成像中呈現出不同大腦區域的亮點。
而在這 4 名植物人當中，最令研究人員震驚的是一個已經深度昏迷 5 年的 29 歲男子。他竟然可以對「選擇性問題」做出回答。比如，當問到「你的父親是托馬斯嗎」，他可以通過思考後作出「不是」的反應，而當問他「那你的父親是亞歷山大嗎」，他可以立即做出「是」的反應。研究人員總共問了 6 個類似的問題，其中包括「你是否有姐妹」等。在 6 道是非選擇題中，他竟然答對了 5 題！
這是世界首例科學家與永久性植物人進行的「交談」，當然，這個交談是打引號的。歐文博士說，這不僅僅是一個簡單的檢查或者實驗，最重要的是，它首次提供了一種方法，可以使病人向外界傳達他們的想法。我想，未來，越來越多的技術會幫助植物人通過自我意識來主動選擇他們活著還是離去的命運。這些被禁錮在驅殼中的靈魂也有人權。
好了，最後回到 0.31 的 PCI 值，這項研究是一次成功的試驗，開創了新的思路。不過，它還有很長的路要走。比如如何改善刺激與壓縮技術，如何進一步驗證 PCI 的臨界值，以保證能 100% 檢測到 MCS 和植物人患者存在的意識。還有一個問題，是否能找到其他生理學或行為學上的方法，能幫助我們證明某些植物人患者真的存在意識。又或者，PCI 能否預測植物人患者有多少康復的幾率。這些都是 PCI 研究的漫漫長路。但在尋找答案的同時，我們可以慶幸一下，在探索意識這個古老的問題上，我們終於取得了里程碑式的突破。隨著技術的發展，我們還可以去探究嬰兒是從什麼時候開始有意識的，貓狗又是否有意識，這些都是非常有趣的課題。