全麻后大脑还在学习？研究发现海马体能预判语言，颠覆认知
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编译：高杰
我们一直以为，
全身麻醉后意识彻底消散，
大脑如同深度休眠，
听不到声音、听不懂语言，
然而, 有一项重磅研究在5月6日登上了《自然》, 它把那一直以来的固有认知给彻底地颠覆掉了, 这种颠覆体现在, 人处于全麻无意识的状态之时, 大脑当中的海马体居然仍然会维持着活跃的状态, 不仅能够对异常声音加以辨别, 也可以完成语义句法方面的加工, 甚至还能够提前去预判接下来将会要说的是什么内容。
图源：包图网
隶属于美国贝勒医学院的那个团队抓住癫瘋手术所提供的契机, 运用高密度神经像素微电极技术, 针对7名年龄介于25到54岁之间、处于全麻状态且患有难治性癫痫的患者, 在其进行手术期间对脑部活动展开观测。该研究保证那些患者处于深度的无意识状态, 把电极植入海马体的前部去开展听觉刺激实验, 记录由数百个神经元所产出的电信号。
实验被划分成了两大模块, 其中一类是播放那种标准重复的音调, 会夹杂着少量异类音效随机穿插进去, 以此来观测大脑针对异常声音的辨别能力以及神经可塑性跟着产生的变化；另一类则是为受试者播放短篇故事还有播客音频, 要精准地去匹配单词的时间节点, 进而解析大脑的语义识别、词性区分以及语言预判机制。
图源：BSIP/UIG Via Getty 参考文献
经研究发现, 处于全麻无意识状态时, 海马体仍旧拥有灵敏的听觉辨识能力, 并且会随着时间产生神经可塑性以及隐性学习。有70.9%的神经元能够针对音调刺激产生明显反应, 22.7%的神经元可以区分两种音调的身份, 不管是单个神经元还是神经群体, 均能够清晰区分标准音以及异常音。
需要留意的是, 这种分辨能力并不是固定不变的, 在大约10分钟的实验过程当中, 异常音调解码的准确率持续地升高, 神经响应在高维空间持续地重塑, 以此证实大脑在没有任何主观意识的时候, 仍然能够达成分钟级别的自主学习以及神经功能的调整。
此外, 大脑展现出完整高级语言处理能力, 此能力是在无意识的情况下。实验数据显示, 海马体神经元放电规律, 与词汇频率高度关联, 海马体神经元放电规律, 与语义特征高度关联。85.6%的神经元, 具备语义类别筛选能力。79.0%的神经元, 可区分不同词性, 比如名词、动词等。语言解析模式, 与人体清醒专注状态高度契合。
让人意想不到的是, 就算处于麻醉后没有意识的状态, 大脑仍开启了专门的预测编码机制。神经信号不但能够剖析当下听到的语句, 还能够预先判断即将出现的词汇语义。对于语句里超出常规逻辑的意外词汇, 神经元的响应会显著增强。这种预判能力原本被觉得只存在于人的清醒、专注状态里, 如今证明不需要意识参与也能够自行运转。
麻醉人类海马体中的语言反应 参考文献
重定义意识与认知边界的该项研究, 表示改写了传统脑科学认知, 即语言理解、语义分析、上下文预判等高级认知功能, 并非以主观意识为前提条件, 意识的产生, 更有着源于大脑多区域协同联动的可能性, 而非单一脑区海马体的活动, 全麻患者术后没有术中记忆, 并非大脑未加工信息, 而是无意识状态下记忆巩固通路受损, 仅留存即刻信息处理与神经重塑能力。
研究者着重指出, 这些所得发现仅仅是针对特定的静脉麻醉方式而言的, 是不可以随随便便就推广到睡眠、昏迷等其他无意识状态上去的, 实验仅仅是聚焦于海马体这一单一脑区, 目前还尚不清楚这类语言处理机制在全脑范围之内的普及到底达到何种程度。这项成果不但深化了人类对于意识本质、脑认知机制的理解, 而且还为麻醉临床管理提供了全新的理论支撑, 甚至更为失语人群语音假肢、脑机交互技术的研发, 开拓出了全新的探索方向。
原本, 当处于麻醉状态使我们丧失知觉进而陷入沉睡之际, 大脑最为深处实则从来都未曾真正停止过, 仍然在开展着精细、繁杂且高效的神经运算。“此项研究推动我们去重新思索什么才是有意识。”贝勒大学神经外科教授Sheth讲道, “大脑在背后所做的事情远比我们所理解的要多得多。”。
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