Uśpiony mózg nie śpi. Zaawansowane przetwarzanie języka w znieczuleniu ogólnym
Naukowcy z Baylor College of Medicine i kilku innych ośrodków odkryli, że hipokamp – jedna z kluczowych struktur mózgu – zachowuje zdolność do zaskakująco złożonego przetwarzania informacji nawet podczas wyłączenia świadomości.
Badanie przeprowadzono u siedmiu pacjentów poddawanych planowym operacjom neurologicznym z powodu lekoopornej padaczki skroniowej.
W trakcie zabiegu, gdy chorzy pozostawali pod wpływem znieczulenia ogólnego za pomocą propofolu, naukowcy wprowadzali do ich hipokampa sondy Neuropixels. Umożliwiają one jednoczesny odczyt aktywności setek pojedynczych neuronów, a ich zastosowanie w warunkach śródoperacyjnych u człowieka jest samo w sobie przełomem.
Badacze prezentowali uśpionym pacjentom dwa rodzaje bodźców dźwiękowych. Pierwsza grupa – trzy osoby – słyszała sekwencje czystych tonów, w których co piąty dźwięk był odmiennej częstotliwości. Okazało się, że aż 70,9 procent zarejestrowanych neuronów reagowało na prezentowane tony, a ponad jedna czwarta komórek nerwowych wyraźnie odróżniała odmienny ton. Co więcej, efekt ten narastał w czasie. Przez około dziesięć minut trwania eksperymentu neurony coraz skuteczniej kodowały informację o dźwięku wyróżnionym spośród pozostałych. To oznacza, że mózg uczył się i doskonalił swoje reprezentacje dźwięków. Autorzy badania potwierdzili, że nie chodzi tu o prosty wzrost aktywności, lecz o zmianę kształtu odpowiedzi neuronalnej w wielowymiarowej przestrzeni. Mózg wykazywał zatem neuroplastyczność.
Jeszcze bardziej zdumiewające wyniki przyniosła druga część eksperymentu. Czworo pacjentów słuchało podcastów – autentycznych opowieści i nagrań edukacyjnych w języku angielskim – podczas gdy naukowcy analizowali reakcje neuronów na poszczególne słowa. Wyniki były niemal identyczne z tymi, które wcześniej uzyskano u osób świadomych. Neurony hipokampa reagowały na częstość występowania słów w języku, rzadsze słowa wywoływały silniejsze pobudzenie. Co więcej, komórki nerwowe kodowały znaczenie słów. Pojęcia podobne, jak „pies” czy „kot” wywoływały podobne wzorce aktywności, różniące się od wzorców dla słów odległych semantycznie. Aż 85,6 procent badanych neuronów wykazywało selektywność na konkretne kategorie znaczeniowe, takie jak miejsca, emocje, działania czy liczby. Niemal tyle samo jednostek nerwowych kodowało przynależność gramatyczną słów – rzeczowniki, przymiotniki, przyimki.
Co więcej, mózg nieświadomego pacjenta potrafił przewidywać. Aktywność neuronów odzwierciedlała nie tylko właśnie wypowiedziane słowa, lecz również te, które miały dopiero paść. Zjawisko to – obserwowane dotychczas u osób świadomych – sugeruje, że hipokamp nawet w nieświadomości buduje kontekst i prognozuje strukturę nadchodzących informacji.
Badania mają istotne znaczenie dla rozumienia świadomości. Wskazują, że wiele procesów poznawczych – uczenie się, rozumienie znaczeń, budowanie kontekstu językowego – nie wymaga przytomności, lecz przebiega na głębszym, nieświadomym poziomie. Mogą też tłumaczyć rzadkie przypadki pacjentów, którzy po operacji wykazują ślady pamięciowe z okresu znieczulenia. Autorzy badania zastrzegają, że wyniki dotyczą konkretnego środka znieczulającego i nie wiadomo, czy można je uogólnić na inne stany nieświadomości, jak śpiączka czy sen. Jednak każą one sobie zadać pytanie, gdzie naprawdę przebiega granica między świadomością a jej brakiem.
Szczegóły badań opublikowano w artykule Plasticity and language in the anaesthetized human hippocampus.
Komentarze (0)