一项突破性研究挑战了我们对意识的传统认知，揭示了在全身麻醉状态下，人脑的活跃程度和处理能力远超以往的设想。贝勒医学院神经外科教授、Cullen基金会捐赠主席及麦克奈尔学者Sameer Sheth博士指出：“我们的发现表明，大脑在无意识状态下比之前认为的要活跃和有能力得多。即使患者处于完全麻醉状态，他们的大脑仍在持续分析周围的世界。”

麻醉下大脑活动的直接记录

为了探究无意识大脑的潜力，Sheth博士及其团队在癫痫手术患者接受全身麻醉期间，对数百个海马体（一个与记忆密切相关的脑区）的单个神经元活动进行了记录。这些手术为研究人员提供了直接研究大脑这一关键区域的难得机会。

研究团队采用了先进的Neuropixels探针技术，这是首次将该技术应用于海马体进行此类研究。这使得他们能够观察到，即使患者没有意识感知，大脑如何对声音和语言做出反应。

大脑持续处理语言信息

在第一个实验中，研究人员让患者听一系列重复的音调，其中偶尔混杂着意想不到的声音。结果发现，海马体中的神经元能够持续检测到这些异常音调。更令人惊讶的是，随着时间的推移，大脑识别这些音调的能力有所提高，这表明在麻醉状态下，学习或神经可塑性仍在发生。

随后，研究人员增加了实验的复杂性，在继续记录大脑活动的同时播放短故事。海马体清晰地展现出实时处理语言的证据。神经活动模式揭示，大脑能够区分不同的词性，包括名词、动词和形容词。

研究团队还做出了另一个令人惊喜的发现：神经信号可以用来预测即将说出的词语。

Sheth博士（同时也是德克萨斯儿童医院邓肯神经学研究所戈登和玛丽·凯恩儿科神经病学研究基金会实验室主任）表示：“大脑似乎在没有意识感知的情况下，也能预测故事中接下来会发生什么。”

贝勒医学院神经外科教授Benjamin Hayden博士补充道：“这种预测编码是我们通常与清醒和专注状态联系在一起的能力，但它却在无意识状态下发生。”

重新思考意识的本质

这些发现表明，重要的认知能力，包括语言理解和预测，可能并不完全依赖于意识。相反，意识本身可能源于多个脑区之间的沟通，而非仅仅是海马体等单一区域的活动。

研究人员还注意到大脑的预测行为与人工智能（AI）之间的相似之处。正如大型语言模型通过预测下一个词语来生成文本一样，海马体在语言处理过程中似乎也做出了类似的预测。理解这些共享的原理有助于科学家更好地理解生物智能和人工智能。

这项工作还有望促进未来的通信技术发展，包括为失去言语能力的人设计的言语修复设备。

该研究的第一作者、贝勒医学院神经外科住院医师Vigi Katlowitz博士表示：“我们能否利用这些信号来部署和运行言语修复设备，以帮助那些因中风或受伤导致大脑部分受损的患者？这些都是我们现在可以就大脑这一部分进行思考的问题。”

仍需深入研究

研究人员提醒，这些发现应谨慎解读。本研究仅考察了一种全身麻醉类型，因此结果可能不适用于睡眠或昏迷等其他无意识状态。此外，研究侧重于单一脑区，这些过程在整个大脑中发生的广泛程度仍不明确。

Sheth博士总结道：“这项工作促使我们重新思考意识的含义。大脑在幕后所做的工作远比我们完全理解的要多。”