Мозок не спить: вчені виявили несподівані реакції у людей під наркозом

Загальний наркоз позбавляє людину свідомого контакту з навколишнім світом, але це не означає, що мозок повністю припиняє обробляти інформацію. Дослідження американських науковців показало, що навіть у такому стані певні нейронні мережі здатні розпізнавати звукові закономірності, реагувати на незвичні сигнали та обробляти окремі характеристики людського мовлення.

Про це пише EgészségKalauz.

Як досліджували мозок під наркозом

У дослідженні взяли участь семеро пацієнтів з епілепсією, яким проводили операції на мозку. Поки вони перебували під загальною анестезією, науковці безпосередньо реєстрували електричну активність нейронів гіпокампа — ділянки мозку, важливої для пам’яті та навчання.

Для цього застосовували високощільні електроди Neuropixels, які дають змогу одночасно відстежувати роботу великої кількості нервових клітин. Дослідникам вдалося виділити активність 651 нейрона.

Експеримент складався з двох частин. Спочатку трьом пацієнтам відтворювали послідовності звуків, у яких повторюваний сигнал час від часу змінювався на несподіваний. Іншим чотирьом учасникам програвали мовлення, зокрема записи подкастів. Учені перевіряли, як гіпокамп реагує на звукові відмінності та чи можна виявити в активності нейронів ознаки оброблення мови.

Нейрони розрізняли звичні й незвичні звуки

У першій частині експерименту більшість звуків повторювалася, але час від часу лунав інший сигнал. Мозок реагував на ці відхилення навіть тоді, коли пацієнти перебували без свідомості.

Цікаво, що протягом приблизно десяти хвилин реакції нейронів на незвичні звуки ставали виразнішими. Це свідчить про так звану репрезентаційну пластичність — здатність нейронної системи змінювати характер представлення інформації залежно від отриманих стимулів.

Проте такий результат не означає, що пацієнти свідомо навчалися розпізнавати звуки або запам’ятовували їх. Науковці спостерігали зміни в електричній активності клітин, а не перевіряли, чи могли учасники згодом пригадати почуте.

Мозок обробляв значення слів

У другій частині дослідження чотирьом пацієнтам відтворювали природне мовлення. Аналіз показав, що активність нейронів гіпокампа містила інформацію не лише про звукові характеристики слів, а й про їхнє значення та граматичні властивості.

Наприклад, за нейронними сигналами дослідники могли розрізняти певні семантичні категорії та частини мови. Це означає, що мозок обробляв мовлення складніше, ніж просто як послідовність звуків.

Також науковці виявили нейронні патерни, пов’язані зі значенням слів, які мали пролунати далі. Подібні сигнали спостерігають і в людей у стані неспання, коли мозок використовує контекст, щоб обробляти почуті фрази.

Водночас автори дослідження застерігають: це не обов’язково означає, що мозок активно передбачав наступні слова у звичному розумінні. Виявлені сигнали могли відображати контекстуальну обробку мовлення, а не свідоме очікування продовження фрази.

Чи означає це, що людина чує під наркозом

Результати не доводять, що пацієнти свідомо чули розмови навколо себе, розуміли їхній зміст або могли запам’ятати почуте після пробудження. Вчені вимірювали активність нейронів, а не суб’єктивний досвід людей.

Це важлива відмінність: мозок може обробляти певні характеристики звукового сигналу без свідомого сприйняття. Втрата свідомості під час анестезії не обов’язково означає, що всі нейронні процеси припиняються, але й активність окремих клітин не можна автоматично прирівнювати до усвідомленого досвіду.

Дослідження також має обмеження. У ньому брали участь лише семеро пацієнтів з епілепсією, а вимірювання зосереджувалися на гіпокампі. Тому результати не можна без додаткових перевірок поширювати на всіх людей, усі види анестезії або інші стани непритомності.

Науковці вважають, що подальші дослідження допоможуть краще зрозуміти, які види оброблення інформації можуть відбуватися без свідомості та як вони пов’язані з пам’яттю й навчанням. Поки що головний висновок полягає в тому, що навіть під загальним наркозом мозок зберігає окремі складні механізми оброблення звуків і мовлення.

Як мозок обробляє інформацію — останні новини

Втрата свідомості не завжди означає повне припинення реакцій мозку на зовнішній світ. Подібні закономірності вчені спостерігають і під час сну: дослідження за участю добровольців показало, що в певних фазах мозок слабше реагує на зовнішні звуки, водночас активніше обробляє внутрішні сигнали організму. Зокрема, під час швидкого сну мозок може майже ігнорувати зовнішній шум, що демонструє вибірковість оброблення інформації навіть тоді, коли людина не спить свідомо.

Водночас сон не просто зменшує реакцію на довкілля — він відіграє важливу роль у закріпленні спогадів. У попередньому експерименті науковці змогли впливати на те, як учасники запам’ятовували інформацію, за допомогою синхронізованої стимуляції певних ділянок мозку під час сну. Це допомогло дослідникам простежити процес, у якому мозок зміцнює спогади під час сну, хоча механізми такого закріплення ще потребують вивчення.

Усі ці результати порушують ширше питання: які саме процеси відбуваються в мозку без свідомого контролю, а які необхідні для усвідомленого досвіду? Нейробіологи досліджують, як узгоджена активність різних ділянок мозку може формувати переживання, думки та відчуття. Одна з нових теорій припускає, що важливу роль у цьому відіграє координація нейронної активності в реальному часі — тобто те, як мозок створює свідомість. Проте поки науковці не мають остаточної відповіді, як саме електрична активність нейронів перетворюється на свідоме сприйняття.