坐在轮椅上，身穿酒红色手术服的女人很漂亮，浓密的眉毛在她闭着的眼睛上方弯曲。波士顿斯波尔丁康复医院康复神经心理学主任约瑟夫·贾奇诺（Joseph Giacino）蹲在她旁边，看着她的脸。“嗨，凯莉，我是贾奇诺医生。你好吗？你能睁开眼睛吗？”
没有回应。
两个半月前，在一场本应是简单的鼻窦炎手术中，凯莉的左颈动脉意外被切开，导致她一半的大脑供血供氧不足。从那天起，她再也没有说话或以任何方式明确回应。她会睁开眼睛，有时会呻吟或摸索身边的人。大多数时候，她似乎在睡觉。
凯莉还在吗？52岁的贾奇诺是意识障碍方面的专家，他将通过这次检查更精确地确定她的状况。不过，首先他需要凯莉更清醒。他用力揉搓她的手臂和腿，施加深层肌肉压力，她的黑眼睛猛地睁开。她开始呼吸急促，身体颤抖。贾奇诺安抚她。“我只是在唤醒你，”他温柔地说，“你大脑出血了，我们正在努力帮助你康复。”她脸上的表情强烈而难以捉摸。它混合着恐惧和恼怒，仿佛她刚从噩梦中醒来。“每个孩子都有爸爸和……”他提示道。她呻吟着，她是在试图说“妈妈”吗？很难判断她是无知还是努力回应。当她与人进行眼神交流并保持住时，她看起来和房间里其他人一样清醒。她那凶猛的表情，仿佛要告诉贾奇诺滚开。然而她没有说话。这就是为什么这项旨在区分反射和真正认知的检查如此重要的原因。当贾奇诺递给她一个玩具球时，她流畅自然地抓住了它。这是一个好兆头。
就在几年前，像凯莉这样的病人就会被放弃。任何在中风或头部受伤后几周内未能恢复意识的人，都被认为没有希望获得有意义的改善。但在过去十年中，贾奇诺和威尔康奈尔医学中心神经学家尼古拉斯·希夫（Nicholas Schiff）进行了一系列越来越引人注目的实验，证明这种悲观的判断往往是错误的。他们已经表明，半意识的大脑并非无用的神经粘液囊，也并非所有受损的大脑都相同。意识障碍有不同程度的灰色，从严重受损的“植物人状态”到令人困惑的“微意识状态”，患者在其中意识时有时无。通过研究在经历多年模糊状态后恢复意识的患者，希夫和贾奇诺表明，大脑有时甚至在损伤数十年后也能自我修复。他们发现了表面上是植物人，但思想、识别和反应能力仍然存在的患者。反过来，这些严重残疾的人也打开了通向科学最后一个伟大谜团的大门：意识的本质。
希夫、贾奇诺以及全球少数从事这项研究的其他科学家希望帮助更多脑损伤患者恢复意识。与此同时，他们的工作成果令人深思。这表明，在这个国家，估计有25万到30万人或更多的人，因意识障碍而在卧室和疗养院中苦熬，他们很可能仍然“在里面”——仍然具有一定的思考和感受能力，并可能在有限的程度上重新融入世界。“这些是似乎已经失去人性的人类，”贾奇诺说，“问题是，事实真的如此吗？”
旧的诊断结果很残酷但很明确：哀悼你的爱人，因为他或她已经离去。现在像凯莉的丈夫马克这样的人，正饱受希望和不确定性的折磨。贾奇诺的检查表明凯莉处于微意识状态的无人区。她是否会康复，谁也说不准。“最让我煎熬的是看着她深棕色的眼睛，却不知道她在想什么，”马克在八月下旬的网站上写道，“她生我气吗？她痛苦吗？这个过程正在折磨她吗？我们不知道。这些问题几乎每晚都让我难以入眠。”
在20世纪70年代，当重症监护显著提高了脑损伤患者的存活率时，医生们发现，如果身体能够保持生命，大脑通常会在两到四周内从昏迷——一种完全无反应、眼睛闭合的状态——中苏醒。此时，有些人只是醒来，尽管他们可能神志不清并受损。另一些人则进入了一个中间区域，纽约医院-康奈尔医学中心的神经学家弗雷德·普卢姆（Fred Plum）在1972年将其命名为“持续植物人状态”。当时，在这些患者中，似乎只有呼吸、醒来和眨眼等“植物性”大脑功能在工作。通常与意识相关的高级功能似乎已经丧失。
医生们发现，这些患者通常存在广泛的脑损伤，但有两个受伤区域尤其值得注意：大脑薄薄的外层（称为皮层），以及大脑中央核心的一对核桃大小的团块（丘脑），以及连接这些区域的神经纤维。这两个区域通常处于持续的相互交流中，过滤和分析感官数据，并不断调整注意力和警觉性。由于缺乏这种“交流”，处于植物人状态的人似乎清醒但没有意识。他们可能会呻吟和扭动，但他们不会看向响亮的拍手声或躲避捏掐。只要给予鼻饲管和基本医疗护理，一个人就可以在这种状态下维持数天到数十年，直到死亡。
插图：Jean-François Podevin
直到最近，除了普卢姆，很少有神经学家对深入了解这些感兴趣。大家的共识是半意识的大脑不会自行愈合，尤其是在受伤数月或数年后，因此研究和积极治疗都是徒劳的。但希夫作为纽约医院住院医师的第一个月（1993年）遇到的第一位植物人患者，却讲述了一个不同的故事。
这位女士在六个多月前中风。当希夫检查她时，他没有发现任何意识迹象，正如预期的那样。三年后，在一次当地康复中心的探访中，他又遇到了这位以前的病人。她不仅清醒了，而且还和他说话了。“我当时震惊了，”他现在说，“我记得那种亲眼看到有人死而复生的切身感受。那感觉真是超现实。”
大约在同一时间，希夫听说了一位女性患者，她处于植物人状态近20年，但有时会突然说出一个词，通常是脏话。他的第一个想法是她不可能处于植物人状态。他和成为他导师的普卢姆安排她参与一项使用正电子发射断层扫描（PET扫描）的研究。这项技术利用放射性标记来绘制大脑的糖代谢图——从而推断出神经元的放电速度。
当希夫和普卢姆拿到这位患者的扫描结果时，他们感到困惑。PET扫描一片空白。她受损的大脑功能处于如此低的水平，以至于正常的丰富活动光芒几乎只是微弱的闪烁。然而，当研究人员重新校准显示屏时，他们可以看到大脑中专门用于言语的区域有微小的神经活动斑点。意识需要连通性，而她的植物人大脑大部分是断开的。尽管如此，这一个孤立的回路仍然连接并活跃着。在她被灼伤的神经景观中，它偶尔会吐出一个词，没有意义，也没有意识意志。
第二年，也就是1997年，另一名患者将希夫带到了新泽西州爱迪生的肯尼迪约翰逊康复研究所，在那里他遇到了贾奇诺。他们组成了出色的团队。希夫是神经科学家，探索大脑的机制；贾奇诺是诊断大师，设计了更好的方法来评估半意识患者。在威尔康奈尔大学医学伦理学系主任约瑟夫·芬斯（Joseph Fins）的支持下，芬斯阐明了研究和治疗这些患者的伦理依据，他们使用PET扫描了另外四名处于植物人状态的人。从代谢上看，所有大脑都步履蹒跚，活动不足，兴奋性低下。然而，每个患者的模式都是独特的，显示出独特的残余神经活动簇。“人们看着这些患者说，‘他们都一样；他们没有反应；他们的大脑不工作，’”贾奇诺说，“这完美地说明了差异有多么巨大。”
接下来，两位研究人员转向了另一个谜团：数量更多的半意识脑损伤患者，他们严重残疾但并非真正的植物人。（在美国，估计有28万此类病例，而处于植物人状态的患者有3.5万人。）这些人不仅清醒，而且部分有意识。在他们身上，意识既不是开也不是关；它不稳定，时隐时现，“就像柴郡猫的微笑，”希夫说。在状态好的时候，他们可能会用眼睛跟随人或物体，点头、大笑，甚至说出一个词。在状态差的时候，他们完全没有反应。
希夫和贾奇诺，与哥伦比亚大学神经影像专家乔伊·赫希（Joy Hirsch）和研究生黛安娜·罗德里格斯-莫雷诺（Diana Rodriguez-Moreno）合作，于2001年开始使用功能性磁共振成像（fMRI）探测这些不可预测的大脑，fMRI跟踪与神经活动相关的血氧饱和度微小变化。他们推断，大脑的某种调节机制一定在上下波动，从而造成意识的巨大波动，而fMRI可能会阐明这种机制是什么。2002年，由贾奇诺领导的一组神经学家正式选择了“微意识”一词来描述这些患者。
其中一个符合这一类别的研究对象是一名男子，几年前他在一次抢劫中头部遭到殴打和踢打。大约30%的时间里，他能够按照指示行事，通过看一张卡片来表示“是”或“否”，但他很少能说出一两个词。大多数时候，他都闭着眼睛。当他接受fMRI检查时，团队播放了他母亲的声音录音。他们预计在简单的语言处理区域会看到孤立的活动爆发。然而，整个专门用于听觉和语言理解的皮层网络都活跃起来，就像健康的大脑一样。“这令人震惊，”贾奇诺说。患者的视觉皮层也嗡嗡作响，仿佛他母亲的声音唤起了她的面容。第二个研究对象也以类似的方式做出反应。
在某些类型的脑损伤中，患者最终会完全恢复意识，具有正常的意识和智力，但却被困在一个无反应的身体中；他们被称为“闭锁综合征”。但这项研究中的两名患者显然没有达到那个水平。作为实验的一部分，团队播放了倒放的语音录音。在健康受试者中，当他们听到这种倒放的语音时，语言处理区域会变得更加活跃，努力解释奇怪的声音。这些患者的大脑只达到了反应的最早阶段，仿佛他们无法充分参与以提出“嘿，那是什么？”的问题。植物人脑和微意识脑之间的区别似乎在于有多少脑线路保持完整，更重要的是，仍然能够传递信号。比利时列日大学的神经学家史蒂文·劳雷斯（Steven Laureys）后来与希夫和贾奇诺合作，在同年（2002年）表明，在植物人患者中，轻微的电击激活了基本的感觉感知区域，但没有激活微意识患者可以访问的高级信息处理网络（PDF）。
抢劫受害者的脑部扫描显示，他的大脑具有足够的连接性和带宽来记录和处理人类声音。但患者无法维持其意识。自医学院以来，希夫一直认为，一种名为“深部脑刺激”的技术可能有助于那些拥有可行的、网络化的皮层组织但意识不稳定的患者。在深部脑刺激中，电极被永久植入大脑，就像神经起搏器一样。（它最常用于帮助帕金森病患者重新控制他们的肢体。）这种刺激在20世纪80年代由医疗设备公司美敦力对植物人患者进行的一项试验中效果不佳。但希夫一直在绘制意识通路图，他坚信美敦力选择了错误的患者——那些灾难性受伤且无法挽救的患者——并且将电极放置在了错误的位置。
他一直关注丘脑中央的一个独特部分，一个位于被称为髓板内核群中的局限区域。在正常大脑中，当我们努力注意周围世界时，丘脑中央的神经元会发出噼啪作响的电活动，当我们从睡眠中醒来时，它们的活动会加速。从解剖学上讲，这些神经元与控制觉醒和睡眠的原始区域脑干，与附近参与运动的基底神经节，以及与参与动机的内侧额叶有广泛的连接。由于这种结构，丘脑细胞可以同时激发许多区域，以重新定向注意力，同步信息处理，或启动活动。称为轴突的长而细的纤维从神经细胞延伸出来，丘脑的特殊几何形状及其众多连接使其特别容易受伤。爆炸或头部撞击产生的冲击波，穿过柔软的神经组织，可能会切断轴突。希夫认为，神经元随后停止工作或死亡，丘脑的信号减弱。大脑陷入停滞状态。
插图：Jean-François Podevin
如果深部脑刺激能让患者的丘脑重新活跃起来，希夫预期它也能激活大脑的其他部分。2005年2月，也就是受伤六年之后，这位抢劫受害者被送往克利夫兰诊所，外科医生在那里植入了毫米厚的铂铱导线，这些导线可以传输电信号或接收神经信号。当通过放大器放大时，健康神经元的信号听起来像魔术贴被解开的声音。但当电极插入这位男子的丘脑时，希夫和贾奇诺听到的只有寂静，那是停滞大脑的诡异平静。
贾奇诺说，研究人员一打开刺激器，那人的眼睛就睁开了。医生们还不确定它是否有效；他们等待了两个月，让患者从手术中完全康复后才开始认知测试。对希夫来说，真正的戏剧性时刻发生在其中一次最初的疗程中，当时患者的电极已经完全开启了几个小时。希夫和贾奇诺给他看了一张红色“飞行员”小车的图片，希夫甚至还没想起这个玩具叫什么，患者就说出了“小车”。
几个月过去，他的能力范围不断增加；在刺激器开启的情况下，他可以吞咽、握住杯子、说出物品名称、说简短的句子并微笑。刺激的真正影响最好由他的母亲来描述，在得知他被殴打的那晚，她被告知他将永远不会比一个植物人更好。“我的儿子现在可以吃饭、说话和看电影而不会睡着，”她在宣布研究结果的新闻发布会上含泪说道，“他可以表达痛苦。他可以哭泣和欢笑。最重要的是，他可以说‘妈妈’和‘爸爸’。他可以说，‘妈妈，我爱你。’”
处于模糊状态是怎样的？病人说不出来；像其他从意识障碍中恢复过来的人一样，他对这段经历没有任何记忆。“就像从手术中醒来吗？还是像脑震荡后非常昏昏沉沉？谁知道呢？”希夫说。加州理工学院生物学家克里斯托夫·科赫（Christof Koch）也研究意识，他推测这可能就像在远离家的黑暗酒店房间里，带着时差醒来。那一刻，你不知道你在哪里，也不知道你是怎么到那里的。你只是知道你存在。
无法得知意识的本质，触及了意识的核心问题：没有办法客观地衡量它。通常我们用人们的行为来替代他们的内在状态。但对于一个有意识障碍的人，你不能相信你的眼睛和耳朵告诉你的。
2005年，就在深部脑刺激患者开始首次意识到自我存在之时，佛罗里达州妇女泰瑞·夏沃（Terri Schiavo）的命运引发了一场意识形态之战。她自1990年以来一直处于植物人状态。她的丈夫希望移除她的喂食管，认为她不会想以那种方式活着；而她的父母不同意。最终，从佛罗里达州州长到美国国会的所有人都站队了。争论的核心在于对夏沃还保留多少意识的不同看法。夏沃微笑的片段在电视上反复播放。参议院多数党领袖比尔·弗里斯特（Bill Frist，一位心脏外科医生）坚持认为视频意味着她仍然有意识（视频），这是一种强大但错误的直觉。最终她的喂食管被移除，她去世了，尸检证明她永远不可能康复（PDF）。她的大脑萎缩到不到应有重量的一半。
更常见的情况是，脑损伤患者比他们看起来更有意识，因为身体问题限制了他们的反应。他们的肌肉常常因挛缩而永久性收紧，因此无法移动手臂和腿。他们可能耳聋或眼盲，意识不到神经科医生的提问。他们可能疼痛难忍，无法集中注意力。即使大脑处于低兴奋状态，保持清醒也很困难，许多患者服用肌肉松弛剂，这让他们更加困倦。
有时医生只是未能察觉到患者意识中细微或罕见的波动。希夫说，这些人就像罗夏墨迹测验；家人看到认知迹象，医生可能只看到一厢情愿。他补充说：“有一种自满情绪——‘眼见为实’。”“有些人缺乏求知欲或想象力，无法预见到当你开始观察时可能会发现的一些事情。”三项独立研究，最近一项是在2009年进行的，表明多达41%被诊断为植物人状态的人，在更仔细的检查后，被发现至少部分有意识。
低估意识可能会带来悲惨的后果。植物人患者可能不会感到疼痛，但影像学实验表明，微意识患者会感到疼痛，即使他们无法总是做出反应。在一项欧洲调查中，66%的医护专业人员表示，他们认为允许移除处于植物人状态一年以上的患者的喂食管是可行的，但只有28%的人对微意识患者持同样看法。当希夫去年春天向一群医学生、住院医生和医生进行大查房演讲（视频）时，一位年轻的神经学家提出了一个避而不谈的问题。“我们很早就被问到，当患者还在重症监护室时，对于一个看似植物人状态的患者，有意义康复的预后如何，”他说。“当我们说没有希望时，家属常常会放弃治疗。我们是不是一直在杀人？”
希夫没有直接回应，但答案几乎肯定是肯定的。在大脑严重损伤的最初阶段，医生往往会对未来描绘一幅黯淡的景象。许多人认为，一个好医生有义务帮助家属放弃不切实际的希望。“我们必须帮助人们面对现实，”威廉·兰道（William Landau）说，他曾担任圣路易斯华盛顿大学医学院神经学系主任二十年。“否则他们的希望将永远持续下去，悲剧和人力成本也将永远持续下去，而自主生活的能力却永远不会到来。”
希夫、芬斯和贾奇诺说，问题在于，现在越来越难预测谁会长期处于模糊状态，谁会取得显著进展。受伤一年或更长时间后恢复意识的人很少能恢复正常；许多人仍然卧床不起，大小便失禁，意识模糊或烦躁不安。但随着救生干预措施的日益复杂，严重脑损伤的康复过程往往比以前好得多。如果患者避免了彻底的脑死亡，那么可以预期会有一些改善，尤其是那些因创伤而非缺氧性损伤（如中风或心脏病发作）幸存下来的人。在最近一项小型研究中，18名微意识创伤患者中有16名在五年内恢复了意识。其中四人仍需要24小时护理，但另有五人正在兼职工作或学习。“对于一个诊断不确定的患者，早期就描绘悲惨的景象，这是歪曲事实，也是误解了医生应尽的义务，”芬斯说，“掩盖这些事实是完全错误和不道德的。”
有些损伤显然是灾难性的，但对于许多病人来说，需要数周或数月才能知道他们的结局。夏末，当贾奇诺检查凯莉时，“微意识”的诊断似乎很有希望。然而，秋天，在与感染和其他并发症作斗争后，她停止了身体左侧的活动。她在12月中旬去世。同样不可预测的是，其他病人却好转了。一名研究对象是一名58岁女性，中风后处于微意识状态。她的年龄和伤情预示着糟糕的结局，但三年后，她醒来了，并能说话。
希夫、芬斯和贾奇诺仍在努力说服他们的同事，他们的发现并非偶然，他们并非将意义归因于单纯的反射。“我去了享誉盛名的大型医疗中心，向创伤团队发表演讲，我做了整整一个小时的演讲，所有人都到场了：住院医生、主治医生、创伤科主任，”贾奇诺说，“我解释了我们如何进行评估过程，鉴别诊断的重要性，区分植物人状态和微意识状态。创伤科主任感谢我，并非常开朗地说，‘在我那个时代，对这些病人的称呼是水母。’然后他笑了笑，继续往前走。你对此能做什么？”
说服怀疑论者的一种方法是提供更好的生物学证据。一个人可能有认知能力，却完全没有外部表现的证据越来越充分。2006年，由英国剑桥医学研究委员会神经科学家阿德里安·欧文（Adrian Owen）领导的一个团队，利用神经影像学技术捕捉到了一位在车祸后处于植物人状态五个月的女性的思想。他要求她在进行fMRI检查时，每30秒想象两个场景之一——打网球或在她的房子里走动。在正常大脑中，想象打网球会激活皮层的辅助运动区，而想象自己的家会触发参与空间感知的区域（如顶叶后皮层）的活动。这位患者的大脑以完全相同的方式做出反应。
一些神经学家认为这些反应可能主要是无意识的，因此欧文与劳雷斯合作，继续深入研究。他们发现，在54名意识障碍患者中，有5人能够做出网球/房子反应。随后，2009年，欧文的博士后学生马丁·蒙蒂（Martin Monti）要求其中一名处于植物人状态五年、22岁的患者，用他的思想回答简单问题，并利用扫描结果进行交流。“你有兄弟姐妹吗？”蒙蒂问道，让他集中精力想象打网球表示“是”，或者想象在房子里走动表示“否”。通过这种粗糙的二元系统，该男子正确回答了六个问题中的五个。
蒙蒂的研究无法确定这位男子的意识程度或其意识是否正常。此外，也没有简单的方法可以找出有多少像他这样的患者。功能性磁共振成像（fMRI）昂贵且笨重，而且运送脑损伤患者进行扫描在物流上非常困难。即使是蒙蒂的明星患者也未能回来接受进一步评估。而且，一些无可争议地有意识的脑损伤患者在神经影像学检查中也并非如此。希夫的团队有一名以前是植物人的研究对象，他能够进行对话并开玩笑，但在fMRI中仍然无法产生可理解的信号。
希夫的团队现在希望能通过寻找一种直接衡量大脑状态的方法来理清这个混乱，而不是通过扫描的过滤器。45岁的希夫精力充沛；他说话语速很快，句子冗长密集，充满了从句，并伴随着讽刺的笑声。尽管他现在是威尔康奈尔大学神经病学和神经科学教授，并受到世界各地邀请演讲，但他和他的小团队一样脚踏实地。是患者和他们那些令人心碎、令人谦卑的大脑让他们保持这种状态。
一些受试者有着令人难以置信的“瑞普·凡·温克尔”式故事。一名名叫特里·沃利斯（Terry Wallis）的阿肯色州男子，在车祸后经历了19年的微意识状态，然后在2003年突然醒来。“妈妈，”他说，然后是“百事”，几天之内他就能流利地说话了。后来，当希夫和神经影像专家海宁·沃斯（Henning Voss）将沃利斯带到威尔康奈尔大学时，他们捕捉到他的大脑正在自我重新布线的行为。使用弥散张量成像（DTI），它可以描绘轴突纤维，他们发现患者大脑后部有看起来像新轴突萌发的粗大电缆。这项研究“极其重要”，欧文说；没有人会相信大脑在受伤几十年后还能自我重新连接——直到它真的发生了。
还有乔治·梅伦德斯（George Melendez）的案例，这位德克萨斯州男子在几乎溺水后陷入微意识状态，并持续了两年。他不会说话，但因为他经常在夜里大声呻吟，他母亲给他开了安眠药Ambien。在她给他服下第一粒药几个小时后，他似乎比平时更清醒了。“乔治？”她问道，他转向她，问道：“什么？”现在，九年过去了，只要他继续服用这种药，他就能自己吃饭和回答问题，甚至能演示棒球握法（他以前是小联盟投手）。没有它，他的手会发抖，他无法进食，而且说话困难。这种镇静剂却矛盾地让他的大脑保持清醒：PET扫描显示，服用Ambien后，他的大脑使用的燃料是正常情况下的两倍。
希夫将受试者逐一送到纽约长老会医院进行数天的扫描、测量和探测。PET/CT扫描揭示他们大脑的能量消耗情况，MRI则显示哪些部分受损。当团队向受试者提出问题、播放录音、展示图片和其他感官刺激时，fMRI机器跟踪大脑活动，以寻找意识证据和建立交流的可能性。在其他时候，数十个微小电极被粘贴在患者头皮上，通过脑电图（EEG）接收电信号。希夫反复进行临床检查，寻找意识的波动。
科学家们现在已经对30多名受试者进行了分析，其中一些人多年来回来多达四次。通过这些研究，希夫正在绘制意识恢复的电路图，这是一个示意图，为他所看到的一些意外情况提供了初步解释。在这个蓝图中，大脑没有单一的意识中心。相反，意识似乎是不同大脑区域之间的一种集体共识，一种由活跃的部分联盟实现的动态状态。“如果十年前有人问我，‘那么，意识的回路是什么？’我肯定一无所知，”贾奇诺说，“我们现在或许可以开始回答这个问题了。”
该电路图着重于丘脑中央、皮层和密切调节皮层与丘脑之间刺激水平的区域（如苍白球和纹状体）之间的连接。希夫认为，其中一些调节机制实际上可能阻止受损大脑重新启动自身，而药物或电刺激有时可以帮助它克服这一障碍。这可以解释梅伦德斯和其他服用安眠药后有所改善的人：这种药物可能通过阻断苍白球的活动来增强丘脑活动，而苍白球通常会抑制丘脑。 金刚烷胺（Amantadine）是一种模拟天然脑化学物质多巴胺并激活纹状体的帕金森病药物，也帮助了一些意识障碍患者，这可能是因为它增加了纹状体对苍白球的抑制，从而阻止了苍白球对丘脑的压制。
这个示意图是第一步，是关于受损大脑如何恢复意识的一系列可验证的假设。它将意识从一个形而上学的问题转变为一个科学问题。
值得注意的是，意识本身似乎能够治愈大脑。沃利斯、梅伦德斯和接受深部脑刺激的患者都在苏醒后继续康复，这或许是因为大脑自我重塑的基本机制——通过学习、记忆和正常的睡眠周期——重新上线了。希夫认为，一旦大脑重新与世界互动，它通常会重新启动修复和更新的过程。“康复的某些方面需要大脑积极参与这个过程，”他说。
在寻找康复大脑的生物学特征时，希夫识别出了一些沃利斯、梅伦德斯以及少数其他取得显著但不如他们那样惊人康复的患者共有的脑电波模式。在向意识过渡的过程中，波浪状的脑电图信号——由皮层神经元集体活动产生的电模式——会发生独特的转变。意识障碍患者会产生大而缓慢的脑电图波，类似于睡眠或麻醉状态下的大脑。随着意识的增强，这种缓慢的波动会让位给更快、更高频率的波，因为更多的电活跃神经元开始活跃。这些在25到40赫兹（每秒循环次数）之间的更快节律，通常表示注意力集中和正常的清醒思维。许多神经科学家认为它们协调皮层区域共同分析信息。希夫的团队现在正在研究这种转变的细节，寻找可以用脑电图检测到的特征模式。脑电图价格便宜、便携、无创且相对易于使用，可以部署在疗养院和长期护理机构中，以寻找隐藏的意识。根据模式，信号可能指示对哪个患者尝试哪种治疗，并提供评估治疗效果的手段。脑电图还可以用于识别需要更仔细神经影像检查的患者。
未来，更多患者可能会受益于深部脑刺激，尽管团队正在缓慢推进这个项目，以确保选择最佳的受试者。至于那些大脑被困在无生命身体中的患者，能够接收电脉冲的植入物已经可以将神经信号转化为控制光标、移动轮椅或打招呼的能力，尽管它们目前不适用于严重脑损伤患者。欧文预测，在五年内，至少有一名看似完全植物人状态的患者，将在某种脑机接口的帮助下，能够与世界进行常规交流。
一些患者家属已要求现在使用功能磁共振成像（fMRI）来询问他们想如何生活，或者他们是否更愿意死去。神经影像学提供的答案可能令人困惑。最近，希夫的研究生乔纳森·巴丁（Jonathan Bardin）试图与一名年轻女性建立fMRI交流，她似乎已处于微意识状态两年。中风摧毁了她大部分脑干并损伤了丘脑，但她的皮层在CT扫描上看起来几乎完好无损，她的大脑代谢接近正常。所有迹象都表明，如果给她机会，她应该能够交流。因为她曾是一名竞技游泳运动员，巴丁要求她在被问到多项选择题的正确答案时，想象游泳来表示“是”。患者在通过眼球运动识别卡片的能力测试中反应正确，但当希夫要求她通过fMRI做同样的事情时，她回答始终如一，但始终错误。她是否误解了？她是否神志不清？没有人知道。
希夫的团队帮助他获得了一个头部鼠标，这使他能够通过移动头部控制光标来使用电脑。他缓慢地继续改善。去年冬天，这位不久前可能被视为毫无希望的男子，给希夫的团队发了一封电子邮件。“嗨，”上面写道，“我很好。”这是一封来自未来世界的电报。
