当你从无梦的深睡中被惊醒，你不会记得任何事情。这一刻你回顾白天发生的事情，而你知道的下一件事就是你在这个清晨醒来。与快速眼动（REM）睡眠（这时往往伴有生动奇异的梦境体验）不同，意识在非快速眼动睡眠期间处于低潮期。可是在身体睡眠时，脑却是活跃的，要证实这一点，只要看看睡眠脑的EEG痕迹，这时脑的EEG的特征是慢的、深的规则波。此外，皮层神经元的平均活动同完全清醒期间的活动相同。所以为什么那时意识会消退？上一章所讨论的朱利奥·托诺尼的理论预测：如果深睡眠时比清醒时的整合程度低，那么就会出现意识的消退。 朱利奥和他的年轻同事马塞洛·马西米尼（Marcello Massimini）（现为意大利米兰的教授）开始着手证明这一点。他们通过一项称之为经颅磁刺激（trans-cranial magnetic stimulation，TMS）的技术将一个单一的、磁能高场脉冲发送到志愿者的脑中。他们用一个塑料绝缘线圈箍住头皮进行放电，最终在颅骨下的灰质内诱发短暂电流（由于皮肤受到刺激，被试会感觉到轻微刺痛）。这个脉冲激发了脑细胞和附近的通道纤维，它们反过来将引起与突触连接的神经元做出在颅内的一连串反射活动。在不足一秒钟内，这个应激反应消失了。 当被试安静地休息或者睡着时，朱利奥和马塞洛用64个电极操控头皮。当被试醒着时，跟随TMS的EEG显示出快速复发波的一个典型的消长变化模式，它持续1/3秒左右。对EEG信号的数学分析揭示，一个高振幅电位的热点（位于TMS线圈的上方）会从前运动皮层传送到与另一个脑半球相匹配的前运动皮层、脑后部的运动皮层以及后顶叶皮层。可以将脑想成一个巨大的教堂钟，TMS装置为钟槌，一旦敲击，一个精良的铸钟将以其特有的音高回响相当一段时间。醒着时的皮层也是一样，它会一秒嗡嗡响10~40次。 相反，在被试睡着时，他的脑表现得就像一个受到抑制的、严重失调的钟。尽管其EEG最初的振幅比被试醒着时要大，但持续时间更短，并且它不会穿过皮层向其他连接区反播。尽管从强的局部反应看神经元仍然活跃，但神经元的整合却瓦解了。正如预测的那样，那些在被试醒着时出现的典型的脑电活动（它们是一些在空间上分化和在时间上富于变化的序列）现在几乎不见了，自愿接受全身麻醉的被试也同样如此。与朱利奥的理论一致，TMS脉冲总是产生一个简单反应，这个反应是局部的，它表明皮层-皮层之间交互作用的瓦解和整合程度的降低。至此，这个理论的比分是1∶0，但它会变得更好。 我在第5章介绍过植物状态的患者。这些患者罹遭严重的脑创伤，但他们还是活下来了。尽管保持着睡-醒的周期性唤醒，但他们严重残疾，卧床不起，没有任何有目的的行为。相比之下，处于最小意识状态（minimal conscious state，MCS）的患者有非反射性反应的波动迹象，诸如用眼睛追逐一个目标或对简单指令有言语或手指反应。尽管意识已经从处于植物状态的患者身上消逝，但在MSC患者身上还部分保留。 神经病学家史蒂芬·洛雷（Steven Laureys）、马塞洛·马西米尼、朱利奥以及他们的同事测量了这类患者脑整合的范围。他们对睁开眼睛的患者实施顶叶或额叶的TMS脉冲检测。结果是明确的，（当确实有任何反应时）处于植物状态的患者有简单和局部的EEG反应——通常是一个缓慢的、单一的正-负波，这非常类似于深睡眠和麻醉反应。相反，在MCS患者中，磁脉冲触发了在健康清醒的被试身上可预期的复杂电反应，该电反应具有跨不同皮层位置的多重病灶（foci）。此外，他们又从重症监护室中醒来的患者中招募了五名患者。三个最终恢复了觉知，另外两个没有。在最终恢复的患者中，在他们的意识恢复之前出现的是对磁脉冲的延长和复杂化的EEG反应——这些反应从单一的局部波进展到更丰富的时空模式。换言之，马西米尼-托诺尼评估整合的方法可以充当一个粗略的意识仪，评估严重受损患者的意识水平。它与具有少量电极的EEG装置组合的小型TMS线圈能轻易地组装成一个临床实践的仪器。皮层-丘脑的整合度在有意识期间要高于在植物的、非意识状态期间，基于这一点，研究者能增加真正无意识的患者与部分或完全有意识的患者之间的区分精度。