长期以来,科学家普遍认为,只有在人保持清醒并拥有意识时,大脑才能完成复杂的语言理解和预测任务。然而,一项最新研究却提出了不同的观点:即使人在全身麻醉、完全失去意识的状态下,大脑依然能够持续处理语言信息,甚至展现出一定程度的“预测能力”。
这项由贝勒医学院研究团队完成的研究发表在《自然》杂志上。研究结果表明,人脑在无意识状态下的工作能力,远比人们过去想象的更加复杂,也可能促使科学界重新思考意识与认知之间的关系。
研究团队表示,他们一直希望弄清楚,当一个人完全失去意识后,大脑究竟会停止哪些功能,又会保留哪些能力。为了寻找答案,研究人员利用接受癫痫手术患者的特殊机会,在患者全身麻醉期间,直接记录海马体内部神经元的活动。
海马体是大脑中与记忆形成和信息处理密切相关的重要区域。由于平时几乎无法直接观测这里神经元的实时活动,因此这类手术为研究提供了极其珍贵的数据来源。
此次研究使用了一种名为Neuropixels的高密度神经探针,它能够同时记录数百个神经元的放电情况,让科学家以前所未有的精度观察大脑在麻醉状态下如何响应外界刺激。
实验首先播放了一系列规律出现的声音,并不时插入一些意外出现的特殊音调。研究人员发现,即便患者已经完全失去意识,海马体中的神经元仍然能够快速识别这些异常声音。
更令人惊讶的是,随着实验不断进行,大脑识别异常声音的表现还出现了持续改善。这意味着,即使在人完全麻醉期间,大脑仍然具备一定程度的学习能力和神经可塑性,而不是像过去认为的那样完全停止信息处理。
随后,研究团队进一步提高实验难度,开始向患者播放完整的短篇故事,同时持续记录海马体的神经活动。
分析结果显示,大脑不仅持续接收语言信息,还能够区分不同类型的词汇,例如名词、动词和形容词。换句话说,虽然患者本人已经没有意识去“听故事”,但大脑内部依旧在默默分析语言结构。
研究人员还发现了一个更加令人意外的现象。
通过分析神经活动模式,他们能够预测故事中接下来即将出现的词语。这意味着,大脑不仅是在被动接收语言,还会主动根据上下文推测下一步的信息。
研究人员认为,这种能力属于一种被称为“预测编码”的机制。过去,人们普遍认为这种高级认知过程只有在人保持清醒、注意力集中的情况下才会发生,而此次研究却证明,即使意识完全消失,这种预测机制仍然能够继续运行。
这一发现也让研究人员联想到近年来迅速发展的人工智能。
大型语言模型之所以能够流畅生成文本,本质上也是不断预测下一个最有可能出现的词语。而此次研究显示,人类海马体在处理语言时,似乎同样采用了类似的预测方式。
研究团队认为,理解这种共同的工作原理,不仅有助于进一步认识人脑如何处理信息,也可能推动未来人工智能的发展,使两者能够相互借鉴。
除此之外,这项研究还可能带来实际应用价值。
如果科学家能够持续解读海马体中的语言信号,未来或许可以开发更加先进的脑机接口,为因中风、脑损伤或神经系统疾病而失去说话能力的人提供新的交流方式,例如通过脑信号直接驱动语音假肢,实现语言表达。
不过,研究人员也强调,目前还不能过度解读这些结果。
此次实验仅研究了一种全身麻醉状态,因此研究结论未必适用于睡眠、昏迷等其他无意识状态。同时,实验主要关注的是海马体这一脑区,而其他脑区是否也存在类似的信息处理机制,还需要更多研究进一步验证。
尽管如此,这项研究已经向科学界提出了一个重要问题:意识是否真的决定了所有高级认知活动?
越来越多的证据显示,人脑在我们毫无察觉的时候,仍然在持续分析、学习和预测外界信息。未来随着更多脑科学研究不断深入,人们对于意识、大脑以及智能本质的理解,或许将迎来新的突破。
原文:https://www.sciencedaily.com/releases/2026/06/260624025514.htm