Мозг не спит: ученые обнаружили неожиданные реакции у людей под наркозом

Общий наркоз лишает человека сознательного контакта с окружающим миром, но это не значит, что мозг полностью прекращает обрабатывать информацию. Исследование американских ученых показало, что даже в таком состоянии некоторые нейронные сети способны распознавать звуковые закономерности, реагировать на необычные сигналы и обрабатывать отдельные характеристики человеческой речи.

Об этом пишет Egészség Kalauz.

Как исследовали мозг под наркозом

В исследовании приняли участие семь пациентов с эпилепсией, которым проводили операции на мозге. Пока они находились под общей анестезией, ученые непосредственно регистрировали электрическую активность нейронов гиппокампа — участки мозга, важного для памяти и обучения.

Для этого использовались высокоплотные электроды Neuropixels, которые позволяют одновременно отслеживать работу большого количества нервных клеток. Исследователям удалось выделить активность 651 нейрона.

Эксперимент состоял из двух частей. Первоначально трем пациентам воспроизводили последовательности звуков, в которых повторяющийся сигнал время от времени сменялся неожиданным. Другим четырем участникам проигрывали вещание, в том числе записи подкастов. Ученые проверяли, как гиппокамп реагирует на звуковые различия и можно ли выявить в активности нейронов признаки обработки языка.

Нейроны различали привычные и необычные звуки

В первой части эксперимента большинство звуков повторялось, но время от времени раздавался другой сигнал. Мозг реагировал на эти отклонения даже тогда, когда пациенты находились без сознания.

Интересно, что в течение примерно десяти минут реакции нейронов на необычные звуки становились более отчетливыми. Это свидетельствует о так называемой репрезентационной пластичности — способности нейронной системы изменять характер представления информации в зависимости от полученных стимулов.

Однако такой результат не означает, что пациенты сознательно учились распознавать или запоминали их. Ученые наблюдали изменения в электрической активности клеток, а не проверяли, могли ли участники впоследствии вспомнить услышанное.

Мозг обрабатывал значение слов

Во второй части исследования четырем пациентам воспроизводили естественную речь. Анализ показал, что активность нейронов гиппокампа содержала информацию не только о звуковых характеристиках слов, но и об их значении и грамматических свойствах.

К примеру, по нейронным сигналам исследователи могли различать определенные семантические категории и части речи. Это означает, что мозг обрабатывал речь сложнее, чем просто как последовательность звуков.

Также ученые обнаружили нейронные паттерны, связанные со значением слов, которые должны были прозвучать дальше. Подобные сигналы наблюдают и у людей в состоянии бодрствования, когда мозг использует контекст для обработки услышанных фраз.

В то же время, авторы исследования предостерегают: это не обязательно означает, что мозг активно предвидел следующие слова в привычном понимании. Выявленные сигналы могли отображать контекстуальную обработку речи, а не сознательное ожидание продолжения фразы.

Значит ли это, что человек слышит под наркозом

Результаты не доказывают, что пациенты сознательно слышали разговоры вокруг себя, понимали их содержание или могли запомнить услышанное после пробуждения. Ученые измеряли активность нейронов, а не субъективный опыт людей.

Это важное отличие: мозг может обрабатывать некоторые характеристики звукового сигнала без сознательного восприятия. Потеря сознания во время анестезии не обязательно означает, что все нейронные процессы прекращаются, но активность отдельных клеток нельзя автоматически приравнивать к осознанному опыту.

Исследование также имеет ограничение. В нем участвовали только семь пациентов с эпилепсией, а измерения сосредотачивались на гиппокампе. Поэтому результаты нельзя без дополнительных проверок распространять на всех людей, все виды анестезии или другие обмороки.

Ученые считают, что дальнейшие исследования помогут лучше понять, какие виды обработки информации могут происходить без сознания и как они связаны с памятью и обучением. Пока главное заключение заключается в том, что даже под общим наркозом мозг сохраняет отдельные сложные механизмы обработки звуков и речи.

Как мозг обрабатывает информацию — последние новости

Утрата сознания не всегда означает полное прекращение реакций мозга на внешний мир. Подобные закономерности ученые наблюдают и во время сна: исследование с участием добровольцев показало, что в некоторых фазах мозг слабее реагирует на внешние звуки, в то же время активнее обрабатывает внутренние сигналы организма. В частности, во время быстрого сна мозг может почти игнорировать внешний шум, что демонстрирует избирательность обработки информации даже тогда, когда человек бодрствует сознательно.

В то же время, сон не просто уменьшает реакцию на окружающую среду — он играет важную роль в закреплении воспоминаний. В предыдущем эксперименте ученые смогли влиять на то, как участники запоминали информацию с помощью синхронизированной стимуляции определенных участков мозга во время сна. Это помогло исследователям проследить процесс, в котором мозг укрепляет воспоминания во время сна, хотя механизмы такого закрепления еще не нуждаются в изучении.

Все эти результаты поднимают более широкий вопрос: какие именно процессы происходят в мозгу без сознательного контроля, а какие необходимы для осознанного опыта? Нейробиологи исследуют, как согласованная активность разных участков мозга может формировать переживания, мысли и ощущения. Одна из новых теорий предполагает, что важную роль в этом играет координация нейронной активности в реальном времени — то есть, как мозг создает сознание. Однако пока у ученых нет окончательного ответа, как именно электрическая активность нейронов превращается в сознательное восприятие.