每一位做過手術(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。”這句話在大多數(shù)情況下是對的：你不會感到疼痛，不會形成記憶，事后也不會回憶起手術(shù)臺上發(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》的一項研究中，貝勒醫(yī)學(xué)院的研究團隊首次在人類海馬體單神經(jīng)元層面，系統(tǒng)記錄并揭示了全麻無意識狀態(tài)下的高階認知加工能力。這意味著，即便進入全身麻醉深度無意識的狀態(tài)，人類海馬體的神經(jīng)元仍在悄悄分辨聲音、解析詞義，甚至預(yù)測你下一句話將說什么。這一發(fā)現(xiàn)，或?qū)⒅厮芪覀儗Α耙庾R”與“認知”之間關(guān)系的基本理解。

意識是認知的前提嗎？

在認知神經(jīng)科學(xué)中，有一個爭論已久的基礎(chǔ)性問題：復(fù)雜的信息處理如識別語義、理解句法結(jié)構(gòu)、預(yù)測語言走向等，是否必須依賴意識的存在？

這一問題涉及對人類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）等主流意識理論通常認為：高階的模式識別、語義解讀和預(yù)測性加工，都需要信息進入意識“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，沒有意識，就沒有真正意義上的高階認知。

來自心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的研究證據(jù)早已顯示，大量加工可以在無意識狀態(tài)下發(fā)生，包括感知辨別、統(tǒng)計學(xué)習(xí)，乃至部分語言理解。問題在于，過去的大多數(shù)研究聚焦于初級感覺皮層（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感覺系統(tǒng)相距甚遠的海馬體，是否在無意識時仍能進行復(fù)雜加工？這一問題至今沒有清晰的答案。

在麻醉患者的海馬體里安裝“監(jiān)聽器”

研究團隊面臨一個獨特的挑戰(zhàn)：如何在倫理上合法地記錄人類在完全無意識狀態(tài)下的大腦活動？

貝勒醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)外科醫(yī)生 Sameer Sheth 團隊，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，理論上沒有一位患者能回憶起術(shù)中發(fā)生的任何事。

（來源：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)意識喪失。整個實驗過程中，麻醉深度通過專業(yè)設(shè)備持續(xù)監(jiān)控，確保患者處于標準的手術(shù)麻醉深度，既不過深，也不過淺。

記錄工具是一種名為 Neuropixels 的高密度硅基神經(jīng)探針。這種探針由美國和歐洲多家頂尖機構(gòu)聯(lián)合開發(fā)，于 2017 年問世，其在一根細如發(fā)絲（寬度不足 0.1 毫米）、長約 1 厘米的硅基探針上，密集排列了數(shù)百個記錄觸點，能夠同時捕捉大量相鄰神經(jīng)元的放電信號，且信噪比極高。起初它只用于動物實驗，近年來才開始試用于人類手術(shù)室的急性記錄。

相比大腦皮層，海馬體位于大腦深處，被周圍硬腦膜固定，受呼吸和心跳造成的抖動影響較小，信號質(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。研究團隊最終在 7 名患者的海馬體中分離出 651 個有效記錄的神經(jīng)單元，并在此基礎(chǔ)上進行后續(xù)分析。

圖 | Neuropixels 的植入過程（來源：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)下接受了一項聽覺實驗：研究者向他們播放大量重復(fù)的標準音調(diào)，偶爾夾雜一個頻率不同的異常音。這種被稱為奇球范式（oddball paradigm）的實驗設(shè)計，在清醒狀態(tài)下能可靠地引發(fā)大腦對異常刺激的強烈響應(yīng)，是研究大腦預(yù)期與偏差檢測的經(jīng)典工具。

實驗結(jié)果顯示，即便在全麻之下，約七成被記錄的海馬體神經(jīng)元仍對音調(diào)刺激產(chǎn)生了可測量的響應(yīng)，其中超過兩成的神經(jīng)元能夠區(qū)分兩種不同的音調(diào)。更重要的是，神經(jīng)元對異常音的響應(yīng)強度明顯高于對標準音的響應(yīng)。這意味著，無意識狀態(tài)下的海馬體，依然在對出乎預(yù)料的信息進行優(yōu)先標記。

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

這種在分鐘級時間尺度上發(fā)生的神經(jīng)表征重塑，通常被認為是清醒狀態(tài)下才有的學(xué)習(xí)過程。它在全麻無意識的條件下出現(xiàn)，是這項研究最出人意料的發(fā)現(xiàn)之一，研究者將其稱為“無意識狀態(tài)下的表征可塑性”。

麻醉的大腦能理解語言嗎？

另外 4 名患者（其中 1 名與第一個實驗重疊）則在麻醉狀態(tài)下，聆聽了 10 至 20 分鐘的真實英語播客片段。對照組是 10 名清醒的癲癇監(jiān)測患者，他們在清醒狀態(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中極為常見，出現(xiàn)時不足為奇；低頻詞則相對意外。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，四名麻醉患者的海馬體神經(jīng)元放電強度與詞語頻率存在規(guī)律性關(guān)聯(lián)：越不常見的詞，神經(jīng)元響應(yīng)越強。這與音調(diào)奇球?qū)嶒灥倪壿嬋绯鲆晦H：無意識的大腦，仍選擇優(yōu)先響應(yīng)出乎預(yù)料的信息。

更進一步的分析表明，麻醉狀態(tài)下的海馬體神經(jīng)元能夠編碼詞語的語義類別。也就是說，它們能區(qū)分“蘋果”和“奔跑”屬于不同類型的概念。研究者將詞語映射到語義向量空間（一種以數(shù)學(xué)方式表達詞義相似度的方法，例如，“狗”和“貓”的距離近，和“鋼筆”的距離則較遠），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元的放電模式能夠可靠地預(yù)測即將出現(xiàn)的詞屬于哪個語義類別，其準確率遠超隨機水平，已經(jīng)高度接近清醒對照組的數(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。

研究團隊還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前時刻的神經(jīng)元活動，不僅反映了剛剛聽到的詞，還攜帶著即將出現(xiàn)的詞的語義信息。也就是說，海馬體神經(jīng)元在無意識狀態(tài)下，仍在根據(jù)語境對接下來的內(nèi)容形成某種預(yù)測，而這已經(jīng)是語言理解中最復(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上的表現(xiàn)，統(tǒng)計上沒有顯著差別。

重新審視意識與認知的邊界

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)雜的機制來完成所有這些復(fù)雜任務(wù)，以至于即便沒有我們的意識參與，它也能做到其中的一些。”

這項研究在真實手術(shù)室的真實麻醉狀態(tài)下，記錄了真實的神經(jīng)元放電，挑戰(zhàn)了長期以來關(guān)于復(fù)雜認知依賴意識的假設(shè)。海馬體，這個解剖上遠離初級感覺皮層、功能上與記憶和情境整合密切相關(guān)的腦區(qū)，在全麻喪失意識的條件下，依然保留了相當(dāng)程度的感知辨別、語義加工、語法解析和語言預(yù)測能力。

這一發(fā)現(xiàn)的意義是雙重的：一方面，它為理解意識的本質(zhì)提供了新的實驗錨點；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”。下一個問題或許是：在我們尚未意識到的每一個日常時刻，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

運營/排版：何晨龍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成