对于大多数人而言，意识和无意识状态很容易区分，但对一些脑损伤患者来说，两者之间就很难区分了。近日，神经学家们设计出一种脑活动单一度量标准，将有助于区分不同的意识状态，并指导脑损伤患者的医学治疗。目前，相关研究报告发表于Science Translational Medicine期刊上。
难以捉摸的意识
意识是难以捉摸的，但人们知道它就是那个当自己进入深度睡眠时便会消失，而醒来时又会重新出现的东西。
医生们常常会通过人们是否有能力对外部指令——如“睁开你的眼睛”或“捏我的手”——进行处理并作出回应，来判断一个人是否有意识。但这些方法都是比较肤浅的。
一个人的外表并不会提供有关他们意识性的线索，那些遭受严重大脑损伤的病人们可能已经完全有意识甚至已经苏醒了，但他们由于无法移动或者对刺激物做出反应而表现出无意识状态。相反，那些处于植物人状态的病人可能完全无法感受周围的世界，然而他们却可能会表现出意识性，偶尔移动，扮鬼脸甚至呻吟。
过去10年中的研究已经证明，一个完全与外部环境隔绝联系的大脑仍然可以有某种程度的意识，这种情况也会发生在从昏迷中恢复但却无法移动或理解命令的脑部受伤的病人身上。
量化意识
一种理论认为，在有意识的大脑中，每个不同的神经元群都在起着其自身的特定的计算作用，但它们也仍然能够与其他神经元群进行沟通。换言之，它们会互动并计算。当大脑失去这种复杂性时，神经元或者会变得更为均一，或者它们的沟通能力受到损害。
意大利米兰大学的教授Marcello Massimini博士带领的研究团队以此为线索设计出一种脑活动单一度量标准，将有助于区分不同的意识状态。
科研人员发现，电磁刺激有意识的人类大脑，能激发一连串活动以及在大脑的不同区域生成独一无二的响应。但是，在无意识者中，这些活动既不能传播，而且不同脑区域的响应也没有变化。
在最新的研究中，Massimini研究小组提出一种新方法来检测大脑复杂性，即有多少信息流动正在大脑中发生。该方法被称作扰动复杂性指数（PCI）。在整个过程中，研究人员使用一个强力的磁刺激对整个大脑进行一次轻微的“震动”，并记录神经元的反应。
2005年至2009年间，他们将该技术应用于来自意大利、比利时和美国的52位处于不同意识性和无意识性状态的被试者身上：完全清醒，名为“梦的睡眠”的轻度睡眠，熟睡，不同类型的麻醉导致的镇静状态，昏迷导致的最小意识状态，禁锁症候群和植物人状态（现在被称为“无反应觉醒综合征” (unresponsive wakefulness syndrome,简称UWS）。
PCI可以区别以上所有的状态。这种指数是基于对EEG复杂的数学分析，从0至1评判人们的意识性水平。研究中完全清醒的病人的PCI为0.6以上，处于轻度睡眠的病人PCI约为0.4，而处于深度睡眠的病人的PCI大约为0.2。被麻醉的被试者PCI低至0.12，这意味着他们处于无意识的深度状态。麻醉强度越大，PCI值越低。
结果显示，健康的参与者在清醒时，度量值较高，但在麻醉诱导无意识状态和睡眠的某些阶段中，数值下降了一半。在那些临床诊断为植物人的参与者中，度量标准同样较低。在两位被诊断患有闭锁综合征的参与者中，他（她）们完全清醒，但是仅能作出最低限度的应答，度量值也较高。而那些被诊断为中间意识状态的脑损伤参与者的测量结果落在两个极端之间。
前景预测
Massimini认为，PCI技术无需患者从事任何有关感觉、运动或认知的任务，可以客观的同时从数量角度评价药物或者大脑刺激疗程的功效，这主要是基于对大脑复杂性产生的效应。因此，该技术能够帮助内科医生检测治疗的效果。但是，不能用于决定是否该拔去处于植物人状态的病人的“生命插头”。
美国西雅图艾伦脑科学研究所的首席科学官神经科学家Christof Koch将这项PCI技术称作“意识测量仪”。 Massimini表示PCI的另外一项潜在应用是延展到更多病人以更好的定义这一指数。根据不同的出版文献估计，上万名美国人遭受严重的大脑损伤，这包括很多在伊拉克和阿富汗打仗的士兵和退伍军人。
加拿大西安大略大学神经学家Adrian Owen一直倡导使用功能性脑成像来诊断脑损伤患者的意识水平，但是他的技术需要使用核磁共振成像等。他表示，Massimini的方法更容易应用，并且不需要患者做任何事情。
“没有哪种客观性测量能够完全排除意识性的存在，因为我们还没有完全清晰的了解主观体验所必要的生理特性。PCI无法作为确定绝对无意识性的标准。”Massimini说道。
