Мозг под наркозом продолжает обрабатывать язык и предсказывать слова

Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора обнаружили, что мозг человека может продолжать выполнять сложные языковые задачи, даже когда человек находится в полном бессознательном состоянии под общей анестезией. Результаты, опубликованные в журнале Nature, ставят под сомнение давние представления о связи между сознанием и когнитивными способностями.

Чтобы выяснить, на что способен бессознательный мозг, доктор Самир Шет и его коллеги записали активность сотен отдельных нейронов в гиппокампе — области мозга, отвечающей за память. Записи велись во время операций по лечению эпилепсии, когда пациенты находились под общей анестезией. Это дало ученым редкую возможность напрямую изучить эту часть мозга.

В ходе первого эксперимента пациентам давали прослушать серию повторяющихся тонов с редкими неожиданными звуками. Нейроны гиппокампа последовательно обнаруживали эти необычные тоны. Более того, мозг со временем научился лучше их распознавать, что указывает на сохранение способности к обучению или нейропластичности во время анестезии.

Затем исследователи усложнили задачу, включив короткие рассказы. Гиппокамп продемонстрировал явные признаки обработки языка в реальном времени. Нейронная активность показала, что мозг может различать части речи, включая существительные, глаголы и прилагательные. Еще более удивительным стало то, что нейронные сигналы позволяли предсказывать следующие слова еще до того, как они были произнесены.

«Мозг, по-видимому, предвосхищает то, что будет дальше в истории, даже без сознательного восприятия», — сказал доктор Самир Шет.

«Такой тип предсказательного кодирования мы обычно связываем с бодрствованием и вниманием, однако здесь он происходит в бессознательном состоянии», — добавил доктор Бенджамин Хейден, профессор нейрохирургии в Бейлоре.

Результаты показывают, что важные когнитивные способности, включая понимание языка и прогнозирование, могут не зависеть от сознания. Исследователи также отметили сходство между предсказательным поведением мозга и работой искусственного интеллекта. Понимание этих общих принципов может помочь ученым лучше разобраться как в биологическом, так и в искусственном интеллекте.

Работа может способствовать созданию будущих технологий связи, включая речевые протезы для людей, потерявших способность говорить.

«Можем ли мы использовать эти сигналы для активации речевого протеза для частей мозга, поврежденных инсультом или травмой? Теперь мы можем рассматривать эти вопросы применительно к этой области мозга», — сказал доктор Виги Катловиц, первый автор исследования.

Исследователи предупреждают, что результаты следует интерпретировать с осторожностью. В исследовании изучался только один тип общей анестезии, поэтому результаты могут не относиться к другим бессознательным состояниям, таким как сон или кома. Кроме того, работа была сосредоточена на одной области мозга, и остается неясным, насколько широко эти процессы распространены по всему мозгу.