Não bộ con người vẫn xử lý ngôn ngữ phức tạp ngay cả trong trạng thái vô thức

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Y Baylor (Baylor College of Medicine) vừa công bố một phát hiện mang tính đột phá: não bộ con người vẫn có khả năng xử lý ngôn ngữ một cách tinh vi ngay cả khi ở trong trạng thái vô thức do gây mê toàn thân. Nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Nature số mới nhất, thách thức các hiểu biết truyền thống về vai trò của ý thức và nhận thức, đồng thời mở ra những hướng đi mới trong việc hiểu về bộ nhớ, ngôn ngữ và giao diện não-máy tính (BCI).

“Những phát hiện của chúng tôi cho thấy não bộ hoạt động năng suất và có khả năng hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây trong trạng thái vô thức,” GS. Sameer Sheth, Chủ tịch Khoa Phẫu thuật Thần kinh tại Baylor, chia sẻ. “Ngay cả khi bệnh nhân được gây mê hoàn toàn, não của họ vẫn tiếp tục phân tích thế giới xung quanh.”

Ghi nhận hoạt động thần kinh ở vùng hồi hải mã

GS. Sheth và các cộng sự đã ghi nhận hoạt động của hàng trăm nơ-ron riêng lẻ trong vùng hồi hải mã (hippocampus) — vùng não liên quan đến bộ nhớ — khi các bệnh nhân đang phẫu thuật điều trị động kinh dưới tác dụng của thuốc gây mê. Nhóm bệnh nhân này được lựa chọn vì phép phẫu thuật cho phép các nhà khoa học tiếp cận trực tiếp vùng não cụ thể này.

Để thực hiện việc này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các đầu dò Neuropixels — một công nghệ chưa từng được áp dụng ở vùng não này trước đây — để thu thập dữ liệu về cách não bộ xử lý âm thanh và ngôn ngữ mà không cần sự nhận thức của ý thức.

Khả năng học tập và phân loại ngôn ngữ

Nghiên cứu bắt đầu bằng việc để bệnh nhân tiếp xúc với các âm thanh lặp đi lặp lại, xen kẽ một âm thanh khác biệt đôi khi. Kết quả cho thấy các nơ-ron trong hồi hải mã có khả năng phân biệt được những âm thanh bất thường này, và khả năng này được cải thiện theo thời gian. Điều này gợi ý về một hình thức học tập hoặc tính mềm dẻo thần kinh (neural plasticity) diễn ra ngay trong quá trình gây mê.

Tiếp theo, các nhà khoa học thực hiện một thí nghiệm phức tạp hơn bằng cách phát các câu chuyện ngắn cho bệnh nhân trong khi ghi nhận phản ứng thần kinh. Đáng ngạc nhiên, hồi hải mã đã thể hiện khả năng xử lý ngôn ngữ theo thời gian thực. Hoạt động thần kinh cho thấy não bộ có khả năng phân loại các bộ phận của lời nói, chẳng hạn như danh từ, động từ và tính từ, dựa trên các mô hình kích hoạt nơ-ron.

Mã hóa dự đoán giống như AI

Điều thú vị hơn cả là các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tín hiệu thần kinh có thể dự đoán từ tiếp theo trong một câu. “Não bộ dường như dự đoán điều gì sẽ xuất hiện tiếp theo trong câu chuyện, ngay cả khi không có sự nhận thức về ý thức,” GS. Sheth nhận định.

GS. Benjamin Hayden, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết: “Loại mã hóa dự đoán này là thứ chúng ta thường liên kết với trạng thái thức và tập trung, nhưng nó lại đang diễn ra ở đây trong trạng thái vô thức.”

Hoạt động này phản ánh hành vi dự đoán được thấy trong trí tuệ nhân tạo (AI). Khả năng dự đoán từ tiếp theo của não bộ tương tự như cách các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) tạo ra văn bản. Những phát hiện này giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cách các hệ thống sinh học và nhân tạo xử lý thông tin.

Ứng dụng tiềm năng trong công nghệ phục hồi

Những khám phá này gợi ý rằng các chức năng nhận thức như hiểu ngôn ngữ và dự đoán không nhất thiết đòi hỏi ý thức. Thay vào đó, ý thức có thể phụ thuộc vào sự phối hợp rộng rãi hơn giữa các vùng não chứ không chỉ là hoạt động trong một cấu trúc đơn lẻ như hồi hải mã.

Đây có thể là bước đi đầu tiên towards việc phát triển và hoàn thiện các công nghệ giao tiếp mới, chẳng hạn như các thiết bị giả định ngôn ngữ (speech prosthetics) dành cho những người không thể nói. “Chúng ta có thể sử dụng các tín hiệu này để triển khai và vận hành một thiết bị giả định ngôn ngữ cho những vùng não bị tổn thương do đột quỵ hoặc chấn thương không? Đây là những câu hỏi mà chúng ta giờ đây có thể xem xét liên quan đến vùng não này,” BS. Vigi Katlowitz, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Tuy nhiên, vẫn cần nhiều nghiên cứu thêm. Các phát hiện này chỉ cụ thể cho một loại thuốc gây mê và có thể không áp dụng cho các trạng thái vô thức khác như ngủ hoặc hôn mê. Ngoài ra, nghiên cứu này chỉ mới nhìn vào một vùng não, và chưa biết quy trình này lan rộng như thế nào ở các vùng khác của não bộ.

“Công việc này thúc đẩy chúng ta phải suy nghĩ lại về ý nghĩa của việc có ý thức,” GS. Sheth kết luận. “Não bộ đang làm việc nhiều hơn ở hậu trường những gì chúng ta hiểu hoàn toàn.”