就算失去意識(shí)，大腦依然能聽(tīng)懂人話(huà)？

每一位做過(guò)手術(shù)的人，或許都曾被麻醉師告知：“打完麻醉藥你就什么都不知道了。”這句話(huà)在大多數(shù)情況下是對(duì)的：你不會(huì)感到疼痛，不會(huì)形成記憶，事后也不會(huì)回憶起手術(shù)臺(tái)上發(fā)生的任何事。然而，"不知道"是否意味著大腦真的徹底停工？

在 2026 年 5 月發(fā)表于《自然》的一項(xiàng)研究中，貝勒醫(yī)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)首次在人類(lèi)海馬體單神經(jīng)元層面，系統(tǒng)記錄并揭示了全麻無(wú)意識(shí)狀態(tài)下的高階認(rèn)知加工能力。這意味著，即便進(jìn)入全身麻醉深度無(wú)意識(shí)的狀態(tài)，人類(lèi)海馬體的神經(jīng)元仍在悄悄分辨聲音、解析詞義，甚至預(yù)測(cè)你下一句話(huà)將說(shuō)什么。這一發(fā)現(xiàn)，或?qū)⒅厮芪覀儗?duì)“意識(shí)”與“認(rèn)知”之間關(guān)系的基本理解。

意識(shí)是認(rèn)知的前提嗎？

在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中，有一個(gè)爭(zhēng)論已久的基礎(chǔ)性問(wèn)題：復(fù)雜的信息處理如識(shí)別語(yǔ)義、理解句法結(jié)構(gòu)、預(yù)測(cè)語(yǔ)言走向等，是否必須依賴(lài)意識(shí)的存在？

這一問(wèn)題涉及對(duì)人類(lèi)大腦工作方式最根本的假設(shè)。全局神經(jīng)工作空間理論（Global Neuronal Workspace Theory）和整合信息理論（Integrated Information Theory）等主流意識(shí)理論通常認(rèn)為：高階的模式識(shí)別、語(yǔ)義解讀和預(yù)測(cè)性加工，都需要信息進(jìn)入意識(shí)“廣播”系統(tǒng)，才能被大腦有效處理和利用。換言之，這些理論暗示，沒(méi)有意識(shí)，就沒(méi)有真正意義上的高階認(rèn)知。

來(lái)自心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的研究證據(jù)早已顯示，大量加工可以在無(wú)意識(shí)狀態(tài)下發(fā)生，包括感知辨別、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)，乃至部分語(yǔ)言理解。問(wèn)題在于，過(guò)去的大多數(shù)研究聚焦于初級(jí)感覺(jué)皮層（大腦接收原始感官信息的區(qū)域），而更深層的腦區(qū)，尤其是在解剖和功能上與初級(jí)感覺(jué)系統(tǒng)相距甚遠(yuǎn)的海馬體，是否在無(wú)意識(shí)時(shí)仍能進(jìn)行復(fù)雜加工？這一問(wèn)題至今沒(méi)有清晰的答案。

在麻醉患者的海馬體里安裝“監(jiān)聽(tīng)器”

研究團(tuán)隊(duì)面臨一個(gè)獨(dú)特的挑戰(zhàn)：如何在倫理上合法地記錄人類(lèi)在完全無(wú)意識(shí)狀態(tài)下的大腦活動(dòng)？

貝勒醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)外科醫(yī)生 Sameer Sheth 團(tuán)隊(duì)，招募了 7 名患有藥物難治性顳葉癲癇、須接受手術(shù)切除病灶腦組織的成年患者。這類(lèi)手術(shù)本身就需要切除包括海馬體區(qū)域的部分顳葉，因此，在這段即將被切除的組織上進(jìn)行神經(jīng)記錄，在臨床倫理上是可行的。所有患者均已知情同意，并明確被告知參與研究不影響手術(shù)方案。手術(shù)結(jié)束后，理論上沒(méi)有一位患者能回憶起術(shù)中發(fā)生的任何事。

（來(lái)源：Unsplash）

麻醉藥物使用的是丙泊酚（propofol），這是目前最常用的靜脈麻醉藥之一，能夠可逆地誘導(dǎo)意識(shí)喪失。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，麻醉深度通過(guò)專(zhuān)業(yè)設(shè)備持續(xù)監(jiān)控，確保患者處于標(biāo)準(zhǔn)的手術(shù)麻醉深度，既不過(guò)深，也不過(guò)淺。

記錄工具是一種名為 Neuropixels 的高密度硅基神經(jīng)探針。這種探針由美國(guó)和歐洲多家頂尖機(jī)構(gòu)聯(lián)合開(kāi)發(fā)，于 2017 年問(wèn)世，其在一根細(xì)如發(fā)絲（寬度不足 0.1 毫米）、長(zhǎng)約 1 厘米的硅基探針上，密集排列了數(shù)百個(gè)記錄觸點(diǎn)，能夠同時(shí)捕捉大量相鄰神經(jīng)元的放電信號(hào)，且信噪比極高。起初它只用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，近年來(lái)才開(kāi)始試用于人類(lèi)手術(shù)室的急性記錄。

相比大腦皮層，海馬體位于大腦深處，被周?chē)材X膜固定，受呼吸和心跳造成的抖動(dòng)影響較小，信號(hào)質(zhì)量更為穩(wěn)定，這反而讓它成為術(shù)中高密度記錄的理想位置。研究團(tuán)隊(duì)最終在 7 名患者的海馬體中分離出 651 個(gè)有效記錄的神經(jīng)單元，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)分析。

圖 | Neuropixels 的植入過(guò)程（來(lái)源：DOI: https://doi.org/10.）

麻醉的大腦能分辨“不尋常的聲音”嗎？

其中 3 名患者在麻醉狀態(tài)下接受了一項(xiàng)聽(tīng)覺(jué)實(shí)驗(yàn)：研究者向他們播放大量重復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)音調(diào)，偶爾夾雜一個(gè)頻率不同的異常音。這種被稱(chēng)為奇球范式（oddball paradigm）的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在清醒狀態(tài)下能可靠地引發(fā)大腦對(duì)異常刺激的強(qiáng)烈響應(yīng)，是研究大腦預(yù)期與偏差檢測(cè)的經(jīng)典工具。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，即便在全麻之下，約七成被記錄的海馬體神經(jīng)元仍對(duì)音調(diào)刺激產(chǎn)生了可測(cè)量的響應(yīng)，其中超過(guò)兩成的神經(jīng)元能夠區(qū)分兩種不同的音調(diào)。更重要的是，神經(jīng)元對(duì)異常音的響應(yīng)強(qiáng)度明顯高于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)音的響應(yīng)。這意味著，無(wú)意識(shí)狀態(tài)下的海馬體，依然在對(duì)出乎預(yù)料的信息進(jìn)行優(yōu)先標(biāo)記。

實(shí)驗(yàn)最令研究者驚訝的部分，發(fā)生在時(shí)間維度上。在約 10 分鐘的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究者發(fā)現(xiàn)：神經(jīng)元識(shí)別異常音的能力隨時(shí)間逐漸增強(qiáng)，而區(qū)分兩種音調(diào)身份的能力則相應(yīng)下降。換句話(huà)說(shuō)，大腦在這段時(shí)間里悄悄調(diào)整了自己的感知重心，把更多注意力分配給了檢測(cè)意外。

這種在分鐘級(jí)時(shí)間尺度上發(fā)生的神經(jīng)表征重塑，通常被認(rèn)為是清醒狀態(tài)下才有的學(xué)習(xí)過(guò)程。它在全麻無(wú)意識(shí)的條件下出現(xiàn)，是這項(xiàng)研究最出人意料的發(fā)現(xiàn)之一，研究者將其稱(chēng)為“無(wú)意識(shí)狀態(tài)下的表征可塑性”。

麻醉的大腦能理解語(yǔ)言嗎？

另外 4 名患者（其中 1 名與第一個(gè)實(shí)驗(yàn)重疊）則在麻醉狀態(tài)下，聆聽(tīng)了 10 至 20 分鐘的真實(shí)英語(yǔ)播客片段。對(duì)照組是 10 名清醒的癲癇監(jiān)測(cè)患者，他們?cè)谇逍褷顟B(tài)下完成了相同的任務(wù)，事后能夠回憶內(nèi)容。

研究者首先關(guān)注了詞頻。“the”“is”等高頻詞在日常英語(yǔ)中極為常見(jiàn)，出現(xiàn)時(shí)不足為奇；低頻詞則相對(duì)意外。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，四名麻醉患者的海馬體神經(jīng)元放電強(qiáng)度與詞語(yǔ)頻率存在規(guī)律性關(guān)聯(lián)：越不常見(jiàn)的詞，神經(jīng)元響應(yīng)越強(qiáng)。這與音調(diào)奇球?qū)嶒?yàn)的邏輯如出一轍：無(wú)意識(shí)的大腦，仍選擇優(yōu)先響應(yīng)出乎預(yù)料的信息。

更進(jìn)一步的分析表明，麻醉狀態(tài)下的海馬體神經(jīng)元能夠編碼詞語(yǔ)的語(yǔ)義類(lèi)別。也就是說(shuō)，它們能區(qū)分“蘋(píng)果”和“奔跑”屬于不同類(lèi)型的概念。研究者將詞語(yǔ)映射到語(yǔ)義向量空間（一種以數(shù)學(xué)方式表達(dá)詞義相似度的方法，例如，“狗”和“貓”的距離近，和“鋼筆”的距離則較遠(yuǎn)），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元的放電模式能夠可靠地預(yù)測(cè)即將出現(xiàn)的詞屬于哪個(gè)語(yǔ)義類(lèi)別，其準(zhǔn)確率遠(yuǎn)超隨機(jī)水平，已經(jīng)高度接近清醒對(duì)照組的數(shù)據(jù)。

在詞性層面，約八成神經(jīng)元能夠區(qū)分名詞與非名詞，這一比例在麻醉組和清醒組之間幾乎完全一致。

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前時(shí)刻的神經(jīng)元活動(dòng)，不僅反映了剛剛聽(tīng)到的詞，還攜帶著即將出現(xiàn)的詞的語(yǔ)義信息。也就是說(shuō)，海馬體神經(jīng)元在無(wú)意識(shí)狀態(tài)下，仍在根據(jù)語(yǔ)境對(duì)接下來(lái)的內(nèi)容形成某種預(yù)測(cè)，而這已經(jīng)是語(yǔ)言理解中最復(fù)雜、高階的環(huán)節(jié)之一。麻醉患者與清醒患者在這一指標(biāo)上的表現(xiàn)，統(tǒng)計(jì)上沒(méi)有顯著差別。

重新審視意識(shí)與認(rèn)知的邊界

研究的通訊作者薩米爾·謝思（Sameer A. Sheth）不禁感慨：“大腦發(fā)展出了如此驚人、復(fù)雜的機(jī)制來(lái)完成所有這些復(fù)雜任務(wù)，以至于即便沒(méi)有我們的意識(shí)參與，它也能做到其中的一些。”

這項(xiàng)研究在真實(shí)手術(shù)室的真實(shí)麻醉狀態(tài)下，記錄了真實(shí)的神經(jīng)元放電，挑戰(zhàn)了長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于復(fù)雜認(rèn)知依賴(lài)意識(shí)的假設(shè)。海馬體，這個(gè)解剖上遠(yuǎn)離初級(jí)感覺(jué)皮層、功能上與記憶和情境整合密切相關(guān)的腦區(qū)，在全麻喪失意識(shí)的條件下，依然保留了相當(dāng)程度的感知辨別、語(yǔ)義加工、語(yǔ)法解析和語(yǔ)言預(yù)測(cè)能力。

這一發(fā)現(xiàn)的意義是雙重的：一方面，它為理解意識(shí)的本質(zhì)提供了新的實(shí)驗(yàn)錨點(diǎn)；另一方面，它也為臨床上關(guān)于麻醉深度、術(shù)中知曉和麻醉后內(nèi)隱記憶的討論，提供了前所未有的神經(jīng)生物學(xué)視角。

當(dāng)然，這項(xiàng)研究也提醒我們：在手術(shù)室里，患者的大腦從未真正“關(guān)機(jī)”。下一個(gè)問(wèn)題或許是：在我們尚未意識(shí)到的每一個(gè)日常時(shí)刻，我們的大腦，又在悄悄做些什么？

參考內(nèi)容：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10448-0

運(yùn)營(yíng)/排版：何晨龍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成