Даже когда пациент находится под действием общей анестезии и пребывает в состоянии полной бессознательности, его гиппокамп не прекращает выполнение сложнейших нейрофизиологических задач. Как выяснили специалисты из Бэйлорского медицинского колледжа (США), чья работа опубликована в издании Nature, мозг в этот период продолжает классифицировать части речи, выстраивать лингвистические последовательности и прогнозировать развитие событий в потоке услышанной информации.
Гиппокамп играет ключевую роль в процессах памяти и восприятия времени. Обычно его работу исследуют у людей в сознании методами ЭЭГ, однако эти способы не позволяют фиксировать импульсы отдельных клеток. Уникальная возможность изучить нейронную активность на микроуровне представилась учёным во время операций по удалению частей височной доли: пациенты были погружены в состояние глубокой медикаментозной седации с применением пропофола.
Группа нейрохирургов под руководством Самира Шета задействовала передовые зонды Neuropixels — высокотехнологичные матрицы, обеспечивающие беспрецедентную точность считывания сигналов с сотен нейронов одновременно. Впервые эта технология была успешно применена для мониторинга человеческого гиппокампа в условиях глубокого наркоза у семи добровольцев.
Первичные тесты с подачей звуковых сигналов разной частоты показали, что гиппокамп чутко реагирует на любые аномалии в звуковом ряду. Более того, с течением времени чувствительность нейронов к подобным отклонениям возрастала, что в точности соответствует механизмам адаптации бодрствующего мозга. Для верификации результатов исследователи применили компьютерную модель рекуррентной нейросети, которая продемонстрировала схожий алгоритм обработки данных, подтвердив, что подобные вычисления могут осуществляться на уровне локальных нейронных связей без участия высших когнитивных центров.
В ходе последующего эксперимента пациентам транслировали фрагменты связной речи. Анализ активности клеток показал, что гиппокамп не только воспринимает звуки, но и успешно распознает грамматические категории (существительные, глаголы, прилагательные), непрерывно строя прогнозы относительно следующих слов в предложении. Это доказывает, что мозг, будучи «отключенным» от сознания, продолжает моделировать структуру языка.
Выявленная активность соотносится с концепцией «предиктивного кодирования», при которой мозг постоянно сопоставляет прогнозы с входящими данными. Ранее этот процесс считался зависимым от внимания, однако данное исследование доказывает его автономность. Любопытно, что принцип работы гиппокампа под наркозом оказался крайне близок к алгоритмам современных языковых моделей (LLM), которые формируют текст, опираясь на контекстные вероятности.
Ученые полагают, что полученные данные могут стать фундаментом для разработки инновационных нейропротезов, способных вернуть способность к коммуникации людям с повреждениями речевых зон мозга. Несмотря на многообещающие результаты, авторы призывают к осторожности: исследование ограничено применением пропофола и активностью лишь одного отдела мозга, поэтому экстраполяция этих выводов на естественный сон или кому пока преждевременна.
Тем не менее, работа размывает четкие границы между состояниями сознания и бессознательного, доказывая, что сложная когнитивная деятельность — включая анализ языка и прогнозирование — протекает в человеческом мозге независимо от субъективного восприятия реальности.
Источник: iXBT
