Исследование активности нейронов гиппокампа под наркозом

Основные результаты эксперимента

В ходе эксперимента была зафиксирована активность отдельных нейронов гиппокампа у пациентов, находящихся в состоянии глубокой анестезии. Полученные данные показали, что даже под действием наркоза мозг не только воспринимает звуки, но и способен различать смысл, определять части речи и предугадывать следующее слово. Эти результаты расширяют представления о возможностях бессознательного восприятия.

Традиционные представления и новые данные

Ранее считалось, что для сложных мыслительных процессов необходимо ясное сознание. Абстрактные понятия, понимание контекста и грамматики традиционно связывались только с бодрствующим мозгом. Однако известно, что первичные сенсорные зоны коры продолжают реагировать на звуковые и световые стимулы даже во время наркоза. Оставалось неясным, способны ли более высокие уровни нейронной иерархии, такие как гиппокамп, выполнять аналитическую работу без участия сознания.

Ход эксперимента

В исследовании приняли участие семь пациентов, которым предстояла операция на мозге по причине тяжелой эпилепсии. Перед хирургическим вмешательством пациенты были введены в глубокий наркоз с использованием пропофола. В этот момент в ткань гиппокампа вводились микроэлектроды Neuropixels, что позволило регистрировать активность сотен нейронов.

Во время сна пациентам воспроизводились два типа аудиоматериалов: серия одинаковых монотонных звуков с редкими необычными тонами и подкасты с обычными историями. В первом случае клетки гиппокампа не только различали необычные тоны, но и демонстрировали рост точности реакций с течением времени, что свидетельствует о нейропластичности и способности к обучению даже под наркозом.

Во втором случае нейроны проявляли избирательность: частота их разрядов зависела от редкости или неожиданности конкретного слова в тексте. С помощью алгоритмов машинного обучения удалось определить по активности клеток, к какой смысловой категории относилось услышанное слово (место, эмоция или предмет), а также отличить существительные от других частей речи. Активность мозга позволяла статистически предсказывать категорию следующего слова.

Значение результатов

Исследование показало, что мозг продолжает собирать звуки в осмысленные конструкции даже при полном отключении сознания. При этом гиппокамп, вероятно, получает уже обработанные сигналы из других отделов мозга, которые также сохраняют активность под наркозом.

Полученные данные могут способствовать пониманию сложных клинических состояний и феномена неявной памяти, когда пациенты фиксируют происходящее на операционном столе, не осознавая этого. Механизм скрытого анализа речи частично объясняет, почему люди в глубокой коме или во сне иногда реагируют на знакомые голоса и слова.

Выводы

Результаты исследования свидетельствуют о том, что для удержания контекста и понимания смысла не всегда требуется глобальное активное внимание. Значительная часть аналитической работы может выполняться нейронами в полностью фоновом режиме.