Мозг под анестезией меняет представления о сознании

Бессознательный мозг, оказывается, способен на гораздо большее, чем полагали учёные. Исследователи из Бэйлорского медицинского колледжа обнаружили, что пациенты под общим наркозом продолжают обрабатывать речь на удивительно сложном уровне — различать существительные, глаголы и прилагательные, а нейронная активность даже демонстрирует признаки предсказания следующего слова в предложении. Результаты работы, опубликованной в журнале Nature, бросают вызов устоявшимся представлениям о связи между сознанием и когнитивными процессами.

Нейроны гиппокампа не «засыпают» вместе с сознанием

Чтобы понять, на что способен мозг в бессознательном состоянии, команда под руководством профессора Самира Шета записывала активность сотен отдельных нейронов в гиппокампе — области мозга, отвечающей за память. Записи делались во время плановых операций по поводу эпилепсии, когда пациенты находились под общим наркозом. Для этого впервые в подобных исследованиях были использованы зонды Neuropixels — передовая технология, позволяющая наблюдать за одиночными нейронами с высоким разрешением.

В первом эксперименте пациентам воспроизводили повторяющиеся тоны с вкраплением неожиданных звуков. Нейроны гиппокампа стабильно фиксировали необычные тоны, и, более того, мозг становился всё точнее в их распознавании — свидетельство того, что нейропластичность и обучение продолжаются даже при полном отсутствии сознания.

Мозг предсказывает слова, не приходя в сознание

Второй эксперимент оказался ещё более впечатляющим. Исследователи включили пациентам короткие истории и зафиксировали, что гиппокамп обрабатывал речь в реальном времени: паттерны нейронной активности ясно указывали на различение частей речи. Но самое удивительное — нейронные сигналы позволяли предсказать следующее слово в рассказе ещё до того, как оно прозвучало. Такое предсказательное кодирование обычно ассоциируют с бодрствованием и сосредоточенным вниманием, однако оно проявилось в условиях полного отсутствия осознания.

Учёные отметили параллель между этим процессом и работой больших языковых моделей в искусственном интеллекте, которые генерируют текст, предугадывая следующее слово. Понимание общих принципов предсказания в биологическом и искусственном интеллекте может открыть новые горизонты в обеих областях.

Что это значит для науки о сознании

Результаты исследования ставят фундаментальный вопрос: если сложные когнитивные функции, включая понимание языка и прогнозирование, не зависят от сознания, то где же возникает само осознание? По мнению авторов работы, сознание может порождаться не активностью отдельной области мозга, а координацией между множеством регионов.

Ключевые выводы и перспективы:

• Обнаружены свидетельства того, что обучение, обработка языка и предсказательное кодирование происходят даже при полном отсутствии сознательного восприятия.
• Результаты могут повлиять на разработку речевых протезов для людей, утративших способность говорить после инсульта или травмы.
• Исследование открывает путь к новым интерфейсам «мозг-компьютер», использующим сигналы гиппокампа.

Читайте также по теме: нейронах мозга и их работе.

Авторы подчёркивают, что выводы следует интерпретировать с осторожностью: работа проведена с одним типом анестезии и сосредоточена на одной области мозга. Как эти процессы проявляются при других формах бессознательного состояния — во сне или в коме — ещё предстоит выяснить.