艾德里安在剑桥的工作重心是进行大脑伤害的临床研究,他并不治疗患者,主要是对他们进行扫描,并由此发现病人的大脑伤害是如何影响他们的行为,以及这种影响的成因。在蒙特利尔,他的研究更多是围绕基础学科,了解健康大脑的运转方式,以及开发更多研究大脑的新技术。在蒙特利尔神经系统研究所,住院神经外科医生可以邀请神经学家观看手术,并且这种做法也很通常。通过观看手术,艾德里安学到了更多知识,这些是他仅仅通过观察大脑扫描所无法获得的。其中最重要的一课是:你的大脑就是你本身,没有了大脑,我们的自我意识空无一物。
1997年6月,艾德里安了解到一位名叫凯特的26岁护士学校老师,她感染上了很严重的病毒性疾病--急性播散性脑脊髓炎。这种疾病会使大脑及脊髓组织大面积感染,并且会对大脑的白质 造成伤害。灰质指的是大脑皮层的表层,它由神经元(神经系统发挥作用的最基本单位)组成,而白质是不同灰质区域之间的联系网络,由轴突(神经细胞的突起,将信号发送到其他细胞)组成,因为包含脂肪(一种很好的电能绝缘物质),因此呈现白色。如果轴突可以绝缘,神经元之间的信息就可以快速传播,如果不能绝缘,电子信号就会泄露,信息就会丢失。
凯特大脑的白质受损,因此影响了她大脑的内部沟通网络。她陷入昏迷,并被艾登布鲁克神经重症护理中心收治。几个星期后,她有所好转,但是对于家人或者医生的提示,她无法给出回应。医生宣布她为植物人。
艾德里安和同事戴维•梅农就凯特的方案进行了讨论。他们会给凯特展示她朋友和家人的数字照片,并观察她大脑活动的不同类型。但是他们必须要确保她眼中所看到的图像信息同样可以被大脑接收。艾德里安注意到他们用来给凯特展示图片的电脑因为延时转换,转变为屏保模式。这种快速移动,并有色彩转换的屏保模式非常适合检查信息是否从凯特的眼中传送到她的大脑。
当凯特躺在扫描仪里时,他们首先用对她显示了屏保模式,并对她进行了扫描,然后为了隔绝所有光线,他们用布遮住了她的脸,并再次对她进行了扫描。这样的实验反复进行了几次。当他们对她展示屏保模式时,凯特的大脑视觉皮质有反应,而当她的脸被布盖上时,大脑又恢复到相对不活跃的状态,这表明她的大脑接收到了视觉信息。
到了给凯特展示照片的时间,她的大脑梭状回(该区域主要和视觉有关)对人脸有反应,并且其活跃类型与健康,意识清醒的人们一样。尽管凯特没有任何的外部意识迹象,她是不是存在意识?这一问题将继续困扰神经学家十年时间。
意识由两部分组成,觉醒和觉知。觉醒很容易理解和被评估,如果你的眼睛是睁开的,你就是觉醒的,但是人的觉知状态很难被评估。因为凯特的眼睛是睁开状态,所以她是觉醒的,但是她是否有觉知?
很多类型的刺激都会引起大脑的自动反应,反映出信息被接收到,尽管这些反应并不一定会被人们所察觉。我们大脑可以有效地发现什么是重要的,并且大多数情况下,它们在我们并不知情的情况下发生作用。当我们走入一个拥挤街道,我们的大脑会无意识地在人群中分类,只提醒我们那些可以辨认出来的人。相反,在都是熟人的聚会上,我们的大脑会只提醒我们陌生人的信息。我们思考和感觉的很多方面都是在我们并无觉察的情况下发生。植物人患者对于事件的正常神经反应并不能代表他们意识到了这些事情的发生,同样,这也不意味着他们没有意识到,因为有意识的人同样会做出相同反应,只是我们并不知道植物人患者的反应到底属于哪种情况。
几个月后,凯特恢复了,并且被移送到剑桥外的一家康复专门中心。艾德里安持续跟踪她的进展。她可以逐渐回答问题,阅读书籍,看电视。尽管身体仍然残疾,因为控制她行走的大脑区域受到损伤,但她的思考和推理能力恢复到了正常水平。她的说话能力也因为控制说话的大脑区域受损而受到影响,人们无法理解她所说的内容。
在接下来的几年里,凯特和艾德里安一直通过电邮保持联系。到了2016年6月,距离凯特生病大约有二十年时间,艾德里安在剑桥再次拜访了她。他发现凯特又可以重新说话。凯特告诉艾德里安,她的意识在逐渐恢复,每天恢复一点。
灰色区域是一个未知领域,但是凯特的案例表明,它仍然有可能恢复。大脑具有神奇的自我治愈力。