麻醉下大脑的“神秘活动”颠覆我们对意识的认知

美国贝勒医学院的研究人员发现，即使患者在全身麻醉下没有意识，大脑仍会进行相当复杂的分析。结果发表在《自然》杂志上，挑战了传统观念中“意识是思考和理解世界的前提”这一假设，也可能帮助人们进一步理解大脑如何处理记忆和语言，并为神经损伤患者的沟通辅助技术提供新思路。

贝勒医学院神经外科教授、Cullen 基金会捐赠教席和 McNair 学者 Sameer Sheth 指出，发现表明大脑在无意识状态下比过去认为的更活跃、更有能力。即使患者完全麻醉，大脑仍在持续分析周围世界。

为了观察无意识大脑内部发生了什么，Sheth 和他的同事在贝勒圣路加医疗中心研究了接受癫痫手术且处于全身麻醉的患者。这些手术提供了一类罕见的机会，可以直接观察海马体。海马体位于大脑颞叶深处，是参与学习和记忆的重要结构，帮助整理信息，并在形成新记忆中起关键作用。

研究者使用一种称为 Neuropixels 探针的高级记录设备，监测海马体中数百个神经元发出的电信号。这种微小探针能同时记录许多神经细胞的活动，从而较细致地显示神经元群体如何对信息作出反应。研究者称，此前尚未用这种方式专门研究这一脑区，因此能在患者无法自主描述体验的情况下，观察海马体如何回应声音和语言。

第一项实验向患者播放一系列重复音调，其间偶尔插入与众不同的声音。虽然患者处于麻醉状态，海马体神经元仍对意外声音产生了不同反应。更令人惊讶的是，随着实验进行，这些脑细胞区分异常音调的能力逐渐增强。这种变化提示海马体出现了神经可塑性，即大脑通过经验改变自身反应的机制。换句话说，一些与学习相关的基本过程在无意识时也可能继续工作。

随后，研究者测试无意识大脑能否处理比简单声音更复杂的信息。他们向麻醉患者播放短故事，同时记录海马体神经元活动。结果显示，大脑表现出超出预期的语言处理能力：不同神经活动模式包含了名词、动词和形容词等词语类别的信息。这说明海马体不是只检测有声音出现，而是在回应语言中有意义的内容。

更引人注意的是，神经活动还携带了可用于预测句子中下一个词的信息。即使患者没有意识，大脑似乎仍在预判正在展开的语言接下来会怎样。Sheth 解释，这种能力与“预测编码”有关：大脑不是被动接收信息，而是根据模式和过去经验不断猜测接下来可能发生什么。听人说话时，大脑也会用已经听到的词形成对后续内容的预期。过去科学家通常只在清醒、注意的人身上研究这种高级预测；在全麻状态下发现类似现象，说明至少部分基础神经过程可以独立于意识运行。贝勒医学院神经外科教授 Benjamin Hayden 也说，这种预测编码通常被认为与清醒和专注有关，却出现在无意识状态中。

这些发现也引发关于意识到底为信息处理贡献了什么这一问题的思考。意识通常与主观体验相连，包括听到、思考和理解周围世界。但研究显示，解释语言、预测信息等神经活动可以在没有这种主观体验时继续。这并不等于麻醉患者真正听懂了故事，而是说明大脑能在人没有察觉的情况下完成相当复杂的语言处理。这一区别可能帮助科学家更好理解意识如何产生。一种可能是，意识并不只取决于单个脑区是否活动，还取决于信息能否在更大的脑网络之间协调和共享。在这种理解中，海马体等结构仍可能继续分析信息，但维持意识所需的不同脑区之间的大范围沟通可能已经被麻醉破坏。

研究还显示，人脑活动与人工智能之间存在有趣相似。许多现代 AI 聊天机器人背后的大语言模型，依靠从大量语言数据学到的模式来预测下一个词。研究人员在海马体中也观察到类似的预测能力：即使在无意识时，神经信号仍包含与下一个词相关的信息。生物大脑和 AI 模型的工作方式根本不同，但两者都能利用语言模式预判未来信息。研究这些相似之处，可能帮助科学家理解预测在自然智能和人工智能中如何运作。

这些结果也可能具有实际应用价值，尤其对脑机接口。脑机接口通过记录脑部信号与外部设备交流。一个潜在方向是言语假体，即帮助因受伤或神经疾病无法说话的人重新沟通的技术。如果研究者能稳定识别大脑中有意义的语言信号，这些信号未来可能被用来支持丧失说话能力患者的交流技术。该研究第一作者、贝勒医学院神经外科住院医师 Vigi Katlowitz 提出，能否利用这些信号，在中风或受伤损坏的脑区上部署并运行言语辅助设备？这些问题现在可以与这个脑区联系起来思考。

尽管结果令人震动，研究者强调仍有许多问题没有答案。实验只在一种特定全身麻醉下进行，因此不能自动推广到其他麻醉方式或其他无意识状态。目前也不清楚睡眠和昏迷中是否会出现类似语言处理，因为这两种状态与医学麻醉造成的无意识有显著差别。此外，研究主要关注海马体，还需更多工作判断其他脑区是否也有类似能力，以及在无意识时不同脑区如何相互作用。

总之，这些结果提供了有力证据：无意识并不等于大脑停止复杂信息处理。即使一个人对外界没有意识，大脑仍可能继续分析模式、回应意外事件，并预判语言。Sheth 说，这项工作促使人们重新思考有意识意味着什么；大脑在后台完成的事情，远比我们目前理解的更多。