Мозг под наркозом понимает смысл слов и предсказывает речь: открытие изменило представления о сознании

Долгое время считалось, что для осмысленного восприятия речи необходимо ясное сознание. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Nature, опровергает этот постулат. Ученые записали активность сотен нейронов гиппокампа у семи пациентов с эпилепсией, находившихся под глубоким пропофоловым наркозом.

Как проходил эксперимент

Перед операцией на мозге участникам вводили сверхточные микроэлектроды Neuropixels в ткань гиппокампа. Пока пациенты спали, им включали два типа аудио: сначала серию монотонных звуков с редкими необычными тонами (оддболы), а затем — подкасты с обычными историями.

В первой части эксперимента нейроны гиппокампа не только заметили разницу между стандартными и нестандартными звуками, но и с каждой минутой повышали точность своих реакций. Компьютерное моделирование подтвердило, что это была не случайность, а нейропластичность: мозг перестраивал связи и учился новой задаче прямо во время наркоза.

Распознавание смысла и предсказание слов

Во второй части частота разрядов нейронов строго зависела от того, насколько редким или неожиданным было конкретное слово в тексте. С помощью алгоритмов машинного обучения ученые смогли определить по активности клеток, к какой смысловой категории относится услышанное слово: место, эмоция или предмет. Гиппокамп успешно отличал существительные от других частей речи. Более того, активность мозга статистически предсказывала категорию слова, которое диктор произнесет через секунду.

Авторы работы подчеркивают, что гиппокамп не работает в изоляции: вероятно, он получает уже первично обработанные сигналы из других отделов мозга, которые также сохраняют активность под наркозом. Тем не менее открытие показывает, что сложный анализ речи может происходить без участия сознания.

Ученые делают оговорку: эксперимент проводился с использованием конкретного препарата (пропофол), а выборка была небольшой, что типично для инвазивных вмешательств. Однако результаты дают ключ к пониманию таких феноменов, как неявная память у пациентов под наркозом и реакции мозга людей в коме на голоса близких.

Исследование меняет представления о границах бессознательного восприятия и показывает, что значительная часть аналитической работы нейронов может выполняться в фоновом режиме, без участия глобального активного внимания.