貝勒醫學院的研究人員發現，人類大腦驚人地能夠執行高階語言任務。即使一個人在麻醉下完全失去意識。研究結果發表於 自然挑戰長期以來關於意識和知覺之間關係的假設。他們還提供了新的見解。這可能會影響未來對記憶、語言和腦機介面的研究。
「我們的研究結果表明，在無意識的情況下，大腦比之前想像的更加活躍和有能力，」卡倫基金會教授、神經外科主任、貝勒大學麥克奈爾學者薩米爾·謝思博士說。他們的大腦繼續分析周圍的世界。 」
記錄麻醉期間的大腦活動
為了研究無意識的大腦的能力，謝思和他的同事記錄了海馬體中數百個神經元的活動。這是大腦中與記憶有關的區域。這段錄音是在接受癲癇手術的患者處於全身麻醉下進行的。這些步驟使研究人員能夠直接研究大腦的這一部分。
該團隊使用 Neuropixels 探針進行此類研究，這是一種以前從未在海馬體中見過的先進技術。這使他們能夠觀察大腦如何對聲音和語言做出反應。即使患者失去知覺
語言由大腦進一步處理。
第一個實驗讓患者接觸重複的聲音。很多次，不時夾雜著意想不到的聲音。研究人員發現，海馬體中的神經元始終能夠偵測到這些不尋常的聲音。更有趣的是，隨著時間的推移，大腦會更好地記住這些事情。這表明學習或神經可塑性在麻醉過程中仍然發生。
然後，研究人員透過播放短篇故事來增加實驗的複雜性，同時進一步記錄大腦活動。海馬體顯示出即時語言處理的清晰證據。神經活動模式表明，大腦可以區分不同的詞性，包括名詞、動詞和形容詞。
該團隊還取得了另一個令人驚訝的發現。神經訊號可用於在說出即將到來的單字之前預測它們。
「大腦似乎可以預測故事中接下來會發生什麼。即使沒有意識，」謝思說，他也是鄧肯神經科學研究所戈登和瑪麗凱恩兒童神經科學研究基金會實驗室的主任。德州兒童醫院說
「我們將這種類型的預測編碼與警覺和專注聯繫在一起。但它發生在無意識狀態下，」貝勒神經外科教授本傑明·海登博士說。
複習意識
結果表明，重要的智力能力包括語言理解和預測。它可能不依賴自覺意識。相反，意識可能來自多個大腦區域的交流。相反，它來自單一區域（例如海馬體）內的活動。
研究人員還注意到大腦的預測行為和人工智慧（AI）之間的相似之處，即大型語言模型透過預測下一個單字來建構文字。海馬體似乎也在語言處理過程中做出類似的預測。了解這些共同原則可以幫助科學家更好地理解生物智慧和人工智慧。
這項工作可能有助於通訊技術的未來發展。這包括為失去說話能力的人設計的言語義肢。
「我們可以利用這些訊號來為因中風或創傷而受損的大腦部分安裝和操作語音義肢裝置嗎？這些是我們可以考慮的關於大腦這一部分的問題，」第一作者、貝勒神經外科住院醫師 Vigi Katlowitz 博士說。
需要更多的研究。
研究人員警告說，應該謹慎解釋研究結果。這項研究僅檢視了一種麻醉方式。因此，該結果可能不適用於其他無意識狀態，例如睡眠或昏迷。此外，該研究集中於單一大腦區域。目前還不清楚這些過程在整個大腦中發生的範圍有多大。
「這項工作促使我們重新思考意識意味著什麼，」謝思說。 “大腦在幕後所做的事情比我們理解的要多。”
