劃分意識的界線
清醒與昏迷看似在意識頻譜的兩端，但對於嚴重腦傷的病人是否具有意識，並不容易清楚界定。利用磁脈衝刺激大腦，分析腦波訊號來推測個人的意識狀態，成為具潛力的意識探測工具。
撰文／柯霍（Christof Koch）
翻譯／謝伯讓
我已經死過無數次。每天晚上當我疲憊入睡時，我的意識都會消失。此時我沒有任何感官或意識經驗，直到我在睡著的身體內醒來，並進入與外在世界切斷連結的夢境之中；或者當我在早上醒轉時，意識才會重新出現。
生活中我們也不乏類似經驗。小時候我接受闌尾切除手術，全身麻醉時，我的意識消失，手術後意識恢復。另一個模糊的記憶是在青少年時，我坐在雷諾汽車後座，車子在北非的林蔭大道上行駛，忽然間景色丕變，我仍在同一條路上，但是一切景象上下顛倒，原來車子撞樹了，我被彈向一塊石頭，接著失去意識。
許多讀者可能也有這類失去意識後回復清醒的經驗。我們很習慣每天清醒、睡覺和做夢的循環，但是這種經驗並不是人人皆同，對某些腦傷病人來說，意識有時會消失好幾天、幾星期或甚至更久。
臨床上，醫師可能不容易判斷一個人是在安靜睡覺、被麻醉了或有嚴重腦傷。當一個人張大眼睛躺著時，也很難知道他是否有意識或感官經驗，或者意識已經離開身體。
理想的狀況是發展出「意識測量儀」，我們便能回答這些問題。意識測量儀這種聽起來類似血壓計的技術可能有些怪異，但是隨著近年科技發展，一些探測工具極有可能成為真正的意識測量儀，應用在醫療現場或研究中，判斷一個人是否具有意識。醫師和病人家屬或許可採用這種探測意識的技術來幫他們決定，該如何對成千上萬無法與外界溝通的病人進行醫療照護。
探測意識的基本工具：腦電圖
在評估意識測量儀的可能性時，我們必須考慮心智活動的內在動態變化，這些活動會在瞬間起落，相應的腦部訊號也會同樣快速變化。目前可用來探測大腦並推論意識狀態的最重要生理測量工具，就是腦電圖（electroencephalogram, EEG）。
EEG是由德國精神病學家柏格（Hans Berger）所發明，他畢生追求的目標就是找出客觀大腦活動和主觀現象的連結。1924年他首次記錄了一位病人的腦波，但他對結果充滿懷疑，直到1929年才發表這項研究結果。接下來就是大家已知的歷史了：EEG成為臨床神經生理學這門醫學學科的基本工具。雖然柏格多次獲得諾貝爾獎提名，但是他在當時的納粹德國並沒有受到任何認可，1941年抑鬱上吊身亡。
當然，除了令人推崇的EEG，還有其他方式可記錄大腦活動。最常見的是測量腦中血流變化的磁共振造影掃描儀（magnetic scanner）以及測量大腦周圍磁場的腦磁圖（magnetoencephalography, MEG），但是這些工具和一些新技術（例如近紅外光光譜儀）使用起來並不方便，目前無法在臨床上常規使用。
新大腦皮質（neocortex，大腦最外層表面）中的電生理活動與知覺、運動、記憶及思考有關，EEG可測量這些電生理活動產生的微小電壓變化（10~100微伏特）。一般認為，EEG訊號主要是大腦皮質中的錐體神經細胞（因細胞呈四面體形狀而得名）向四面八方傳導後的整體電生理活動；而訊號若來自視丘等較深層結構，則必須根據這些結構對皮質細胞的作用來間接推論訊號位置與強弱。進行EEG只需把電極直接黏貼於頭皮，不必藉由侵入性手術穿透頭顱。現在已有許多人使用高密度的EEG配置（最多可放置256個電極），能夠呈現出涵蓋整個大腦的電生理活動訊號影像圖。
然而EEG仍有一些限制，例如把許多電極透過濕黏的傳導膠黏貼於擦揉過的頭皮（譯註：去除角質以降低電阻），可說是一件費力費時的工作，而且一旦電極移動就會產生雜訊。現在已經有較靈敏的乾式電極，EEG也從臨床工具轉變成一般消費者也能購買的設備，可以連續使用好幾個小時以進行生物回饋，例如運動員或想親身嘗試的「大腦駭客」都可藉此技術來讓自己更專注，失眠者也可藉此追蹤自己的自然睡眠時間，並讓睡眠更深更久（譯註：透過即時測量，反映當下的生理和心理狀況，藉由嘗試調控自身的狀態，進而達成改變的目標）。
從1940年代後期開始，「活躍的EEG訊號」一直是受試者具有意識的跡象，這個狀態的腦波特徵是低電壓、波形快速起伏，而且每個電極的波動不一致。整體來說，當腦波訊號變得較低頻時，受試者通常沒有意識；但是仍有許多例外，顯示這個規則並非判斷一個人是否具有意識的通用標準。有鑑於此，科學家和臨床醫師一直在尋找更可靠的判斷標準，現在已經發現各種意識經驗共同具有的基本特質。
