Загадочная активность мозга под наркозом заставляет по-новому взглянуть на сознание

После общего наркоза в памяти обычно остаётся пустота: была операция, что-то происходило, но для вас словно не прошло ни секунды. Мы уже рассказывали, что человек чувствует под наркозом. Но теперь выяснилась любопытная деталь: даже без сознания мозг способен анализировать речь и предугадывать продолжение услышанного. И это заставляет по-новому взглянуть на то, что вообще означает «быть в сознании».

Пациентка под наркозом с кислородной маской на лице. На заднем плане — визуализация электрической активности мозга.

Учёные записали работу мозга прямо во время операции

В исследовании участвовали семь пациентов с тяжёлой формой эпилепсии. Всем проводили операцию на мозге под общей анестезией с использованием пропофола. Это позволило учёным сделать то, что в обычных условиях практически невозможно: записать активность отдельных нейронов глубоко внутри человеческого мозга.

Тончайшие электроды установили в гиппокамп — область, которая участвует в обучении и формировании памяти. Именно она помогает собирать воспоминания в связную историю.

A и C — cнимки с операции; B — расположение электрода Neuropixels (красная точка) в гиппокампе (обозначен жёлтым)

Троим пациентам включали короткие звуковые сигналы, а ещё четверым — записи рассказов. Люди находились под наркозом, но их нейроны продолжали реагировать на услышанное. Причём совершенно иначе, чем ожидалось.

Мозг замечал необычные звуки и менял свою реакцию

Сначала пациентам проигрывали одинаковые звуковые сигналы, иногда заменяя один другим. Представьте монотонное «пик-пик-пик», среди которого вдруг раздаётся совсем другой звук.

Оказалось, что нейроны гиппокампа отличали редкие сигналы от привычных. Более того, примерно за десять минут их реакция на неожиданные звуки менялась. Получается, даже под наркозом мозг способен подстраиваться под поступающую информацию.

Нейрон под микроскопом с электродами для измерения электрической активности

Это похоже на один из простейших механизмов обучения. Но не спешите записываться на курсы английского под анестезией. Учёные обнаружили изменения в работе нервных клеток, а вовсе не доказали, что человек может сознательно усваивать новые знания.

Без сознания мозг даже пытался предсказывать слова

С рассказами эксперимент получился ещё интереснее. Когда пациентам включили человеческую речь, исследователи обнаружили активность, связанную не только со звуками, но и со смыслом слов.

Нейронные сигналы содержали информацию о смысловых категориях и частях речи. А самое удивительное — по активности мозга можно было получить информацию о вероятном смысле следующих слов, ещё до того, как они прозвучали.

В каком-то смысле это напоминает автоподсказки в смартфоне: система учитывает предыдущие слова и предполагает, что появится дальше. Только здесь подобный процесс происходил в человеческом мозге под общим наркозом.

Нейрохирургическая операция, во время которой учёные записывают электрическую активность мозга пациента

Важно, что исследователи не угадывали конкретные слова и не читали мысли пациентов. Они выявили признаки обработки смысла и предсказания, которые обычно связывают с работой бодрствующего мозга.

Почему тогда человек ничего не помнит, если мозг продолжает работать

После операции ни один из семи пациентов не вспомнил происходившего во время наркоза. Это важное различие: мозг может обрабатывать информацию, но человек не обязательно осознаёт её.

Нечто похожее происходит и во сне. Например, исследования показали, что спящий мозг реагирует на слова, хотя человек может даже не подозревать, что кто-то с ним разговаривал. Правда, обычный сон и медикаментозная анестезия — далеко не одно и то же.

Пациенту подают кислород через маску перед введением в общий наркоз

Одна из возможных разгадок связана с обменом информацией между отделами мозга. Под наркозом отдельные области могут продолжать анализировать сигналы, но их взаимодействие с другими участками нарушается.

Для сознания, вероятно, важна не только активность нейронов, но и согласованная работа целых мозговых сетей. Однако это пока объяснение, а не окончательно доказанный механизм.

Будь в курсе новых открытий — подписывайся на наш канал в Max!

Открытие может помочь людям, потерявшим способность говорить

Есть у исследования и вполне практическая перспектива. Если научиться точнее распознавать информацию, закодированную в активности нейронов, её можно использовать для создания новых нейроинтерфейсов.

Такие технологии уже существуют. Например, парализованная женщина заговорила через аватар, который преобразовывал сигналы её мозга в речь.

Парализованная женщина общается с помощью нейроинтерфейса и цифрового аватара на экране

Как сообщает ScienceDaily, новые результаты могут подсказать дополнительные способы извлекать языковую информацию из мозга. В перспективе это пригодится людям, которые не могут говорить после инсульта или травмы.

Но пока до такого применения далеко. В исследовании участвовали всего семь пациентов, изучали только гиппокамп и использовали определённый тип анестезии. Неизвестно, сохраняются ли такие способности при других видах наркоза, во сне или в коме.

И главное: это открытие не доказывает, что человек под наркозом осознанно слышит разговоры, понимает их или испытывает боль. Зато теперь у учёных появилась возможность выяснить, какие сложные процессы могут продолжаться без нашего сознательного участия.