麻醉中大脑竟能预测文字?意识研究被颠覆—贝勒医学院《自然》新发现

即使一个人在全身麻醉下完全失去意识,大脑仍可能进行一项惊人的活动:处理语言、识别词汇类别,甚至预测接下来会出现哪些词。据《自然》杂志2026年10月15日发表的一项研究,美国贝勒医学院的研究团队在癫痫手术患者麻醉期间记录了海马体神经元的电活动,发现大脑在无意识状态下仍展现复杂的语言加工和预测编码能力。这一发现挑战了关于意识与思维关系的传统假设,也可能为脑机接口和语言假体技术打开新方向。

麻醉中的大脑:一场意外发现的起点

2026年10月15日,贝勒医学院的Sameer Sheth教授团队在《自然》期刊上发表了题为《Plasticity and language in the anaesthetized human hippocampus》的论文。据ScienceDaily报道,研究人员利用名为Neuropixels的高密度记录探针,监测了全身麻醉状态下癫痫手术患者海马体中数百个单个神经元的电信号。海马体是位于颞叶深处的脑结构,长期被认为与学习和记忆形成密切相关。此前,这种探针技术从未被用于在麻醉状态下研究这一脑区。Sheth博士表示:"我们的发现表明,大脑在无意识状态下的活跃度和能力远超我们此前的认知。即使患者被完全麻醉,他们的大脑仍在持续分析周围的世界。"

重复音调实验:神经元展现学习可塑性

研究团队首先设计了第一组实验:向麻醉患者播放一系列重复音调,偶尔插入一个异响。尽管患者处于麻醉状态,海马体神经元对不同声音产生了差异化反应,而且随着实验推进,神经元区分异常音调的能力逐步提高。贝勒医学院的神经外科住院医师Vigi Katlowitz博士介绍,这种改善暗示海马体表现出神经可塑性——即大脑通过经验改变自身反应的基本能力。突显了无意识状态下仍保留着与学习相关的部分基础机制。

语言处理实验:名词、动词与形容词的神经编码

第二组实验更加复杂。研究团队向麻醉患者播放短篇故事,同时持续记录海马体神经元活动。结果显示,神经活动模式中包含关于不同词汇类别的信息——包括名词、动词和形容词。这表明海马体不仅仅在检测声音的出现,而是在响应语言中具有意义的结构特征。据论文共同作者、贝勒医学院神经外科教授Benjamin Hayden博士透露,这种精细的语言分类处理,此前通常被认为需要清醒注意状态才能完成。

预测编码:无意识大脑如何预判下一个词

更具突破性的发现是,海马体神经活动携带了可用于预测句子中后续单词的信息。即使在麻醉状态下,大脑似乎也在预判语言接下来的走向。Sheth博士在新闻稿中阐明:"大脑似乎会在没有意识参与的情况下,预料故事接下来会发生什么。"这一机制与神经科学中所谓的"预测编码"相关——大脑不只是被动接收信息,而是不断利用已有模式和过往经验来预测即将发生的事情。以往,这类高级预测通常只在清醒、注意力集中的受试者身上被观察到。现在,证据表明至少有部分底层神经网络可以在脱离意识觉知的情况下独立运作。

对意识理论的冲击:协调与整合比单一区域更关键

这些发现提出了一个根本性问题:如果大脑能在无意识状态完成如此复杂的处理,那么意识的真正功能到底是什么?Byline分析认为,这并不代表麻醉患者能"理解"故事内容,而是说明大脑在缺乏主观体验的情况下,仍能够执行语言加工和预测等复杂操作。论文作者推测,意识可能并不取决于某个脑区是否活跃,而在于信息如何在大范围脑区网络中被协调与整合。海马体可能继续独立分析信息,但在意识体验所需的全脑通信网络被麻醉打断时,人依然没有主观感知。这一观点与2022年5月《自然》子刊中关于皮层细胞在麻醉下自发活动增强的报道相呼应。

脑机接口与人工智能:预测能力的交汇点

海马体的预测能力与当前人工智能语言模型之间存在引人注目的相似性。大型语言模型通过从海量文本中学习到的统计模式,预测下一个最可能出现的词,从而生成连续文本。虽然生物大脑与人工神经网络在工作机制上截然不同,但两者都运用语言中的模式来预测未来信息。Katlowitz博士表示:"我们能否利用这些信号来运行语音假体,用于辅助因中风或损伤导致语言功能受损的患者?现在,这已成为可以针对这一脑区认真思考的问题。"贝勒医学院团队透露,未来计划将研究扩展至其他脑区,并探索不同麻醉方式、睡眠和昏迷状态下的表现。

麻醉研究的局限与未来方向

研究者强调,当前实验仅在一类全身麻醉药物下进行,结果不能自动推广至其他麻醉方法或意识丧失状态。睡眠、昏迷与药物诱导的无意识在神经生理机制上存在显著差异。此外,研究仅聚焦海马体,其他脑区是否同样保留类似的语言处理能力,以及无意识状态下这些区域的活动如何协同,仍需进一步探索。不过,这项研究为重新定义意识的边界提供了坚实的实证基础。Sheth博士最后总结道:"这项工作推动我们重新思考何谓意识。大脑在幕后进行的活动,远比我们目前所理解的要多。"

Q1: 这项研究使用了什么技术记录麻醉患者的大脑活动?

A1: 贝勒医学院的研究团队使用了Neuropixels高密度神经探针,能够同时监测海马体中数百个单个神经元的电信号。该技术此前未被用于研究麻醉状态下的人类海马体。

Q2: 大脑在麻醉下处理语言的发现,对脑机接口意味着什么?

A2: 如果科学家能够稳定识别大脑中的有意义语言信号,这些信号未来可被用于语音假体,帮助中风、肌萎缩侧索硬化症或脑损伤患者恢复沟通能力。贝勒团队已经开始探讨这一应用方向。