研究人员发现无意识的人类大脑中存在高级语言处理

Source: Hacker News

Overview

贝勒医学院的研究人员发现，人类大脑在全身麻醉状态下仍能进行复杂的语言处理。该研究发表在 Nature（链接），挑战了关于意识与认知关系的现有观点，并可能为记忆、语言以及脑-机接口的未来研究提供参考。

Study Participants and Recording Technique

• Participants: 进行癫痫手术的患者，手术为研究提供了进入海马的机会。
• Recording method: 使用 Neuropixels 探针记录了数百个海马单个神经元的活动——这项技术此前未在该脑区使用过。

Experiments

Tone Discrimination

患者听取重复的音调，偶尔会出现偏离音。

• 海马神经元能够区分这些偏离音。
• 区分能力随时间提升，表明在麻醉期间出现学习或神经可塑性。

Language Processing

在记录神经活动的同时播放短篇故事。

• 在海马中观察到实时的语言处理。
• 神经元放电模式能够区分词性（名词、动词、形容词）。
• 神经信号能够预测句子中即将出现的词，展示了在无意识状态下的预测编码。

Key Quotes

• “我们的发现表明，大脑在无意识状态下的活跃程度和能力远超以往的认识。” – Dr. Sameer Sheth，神经外科教授兼 Cullen 基金会神经外科讲席。
• “大脑似乎能够预判故事的后续内容，即使在没有意识的情况下。” – Dr. Sameer Sheth，Gordon and Mary Cain 儿童神经学研究基金实验室主任。
• “这种预测编码通常被视为清醒且专注时的特征，但它在无意识状态下同样发生。” – Dr. Benjamin Hayden，神经外科教授。
• “我们能否利用这些信号为受损脑区部署语言假体？” – Dr. Vigi Katlowitz，第一作者兼神经外科住院医师。

Implications

• Cognitive functions: 语言理解和预测可能不依赖意识；相反，意识可能取决于更广泛的脑区协同。
• Artificial intelligence parallels: 大脑的预测行为与大型语言模型相似，为生物和人工信息处理提供了新视角。
• Clinical potential: 这些发现可能指导为因中风或受伤而失语的患者开发语言假体。

Limitations

• 研究仅考察了一种麻醉方式，结果未必适用于睡眠、昏迷或其他无意识状态。
• 仅研究了海马，其他脑区是否存在类似处理仍未知。

Contributors

Eric R. Cole, Elizabeth A. Mickiewicz, Shraddha Shah, Melissa Franch, Joshua A. Adkinson, James L. Belanger, Raissa K. Mathura, Domokos Meszéna, Matthew McGinley, William Muñoz, Garrett P. Banks, Sydney S. Cash, Chih‑Wei Hsu, Angelique C. Paulk, Nicole R. Provenza, Andrew J. Watrous, Ziv Williams, Alica M. Goldman, Vaishnav Krishnan, Atul Maheshwari, Sarah R. Heilbronner, Robert Kim, Nuttida Rungratsameetaweemana, and others (full list of affiliations in the publication).

Funding

• National Institutes of Health (U01 NS121472)
• McNair Foundation
• Gordon and Mary Cain Pediatric Neurology Research Foundation

Supported by the Optical Imaging & Vital Microscopy Core at Baylor College of Medicine.