Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Записи отдельных нейронов у пациентов показали, что при глубоком наркозе мозг сохраняет языковую обработку
Наука и космос220:04
Во время общей анестезии, когда пациент не реагирует на внешние раздражители и считается полностью бессознательным, нейроны гиппокампа продолжают выполнять сложные вычисления: различают части речи, обрабатывают последовательности слов и создают активность, соответствующую предсказанию следующего элемента в речи. Это выводы работы, опубликованной в журнале Nature и проведённой в Университете Бэйлора (Baylor College of Medicine, США).
Гиппокамп — часть мозга, играющая ключевую роль в формировании памяти и связывании событий во времени. Обычно его активность исследуют у бодрствующих людей с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), однако этот метод не позволяет наблюдать за работой отдельных нейронов. В новом исследовании учёным удалось получить уникальный доступ к тканям гиппокампа во время операций, когда пациентам проводили переднюю височную лобэктомию — хирургическое удаление части височной доли мозга. В этот момент пациенты находились под действием пропофола — препарата для общей анестезии, обеспечивающего глубокое медикаментозное отключение сознания.
Команда под руководством нейрохирурга Самира Шета (Sameer Sheth) зарегистрировала активность сотен отдельных нейронов с помощью зондов Neuropixels — высокоплотных микрочипов, способных одновременно считывать сигналы большого числа нейронов с высокой точностью. Это первый случай использования Neuropixels в человеческом гиппокампе в условиях общей анестезии. В эксперименте участвовали 7 пациентов, у всех поддерживался стабильный уровень седации.
В первом тесте пациентам под наркозом проигрывали повторяющиеся звуковые тоны с редкими отклонениями по высоте. Нейроны гиппокампа стабильно реагировали на такие «аномальные» сигналы, причём чувствительность к ним возрастала примерно в течение 10 минут. Подобная адаптация обычно наблюдается у бодрствующего мозга, когда он учится выделять значимые отклонения от привычного паттерна.
Чтобы проверить, может ли эта реакция возникать без участия сознания, исследователи создали вычислительную модель рекуррентной нейронной сети, обученной на задаче различения тонов. Модель воспроизвела тот же эффект усиления чувствительности к редким сигналам, что указывает на возможность формирования такого поведения локальными нейронными цепями без участия «верхних» когнитивных уровней.
Затем пациентам под анестезией зачитывали короткие истории, одновременно регистрируя активность тех же нейронов. Выяснилось, что гиппокамп не просто реагирует на звук речи: его нейроны различают грамматические категории — существительные, глаголы и прилагательные — и при этом отражают как текущие слова, так и вероятностное предсказание следующего слова в последовательности. Иными словами, даже в бессознательном состоянии мозг продолжает формировать модель продолжения речи.
Такой механизм известен как предиктивное кодирование — принцип, согласно которому мозг постоянно пытается предсказать входящие сигналы и сверяет свой прогноз с реальностью. Обычно его связывают с вниманием и бодрствованием, однако здесь он был обнаружен в условиях глубокой анестезии.
Авторы работы также подчеркивают схожесть этого процесса с функционированием моделей архитектуры LLM: они генерируют текст, предсказывая следующее слово на основе предыдущего контекста, в то время как гиппокамп под наркозом демонстрировал аналогичную динамику последовательного предсказания. Это сравнение, по словам исследователей, может помочь наладить общий язык описания между нейробиологией и искусственным интеллектом.
Отдельно подчеркивается потенциальная прикладная перспектива: такие сигналы в будущем могут быть использованы для создания речевых нейропротезов, восстанавливающих коммуникацию у пациентов после инсульта или травм мозга, в результате которых повреждены речевые центры.
При этом авторы предостерегают от чрезмерной интерпретации результатов: исследование проводилось только при анестезии пропофолом, и неизвестно, сохраняется ли подобная активность при естественном сне или коме. Также измерения касались только гиппокампа, поэтому пока невозможно утверждать, насколько широко подобные процессы распространены по другим отделам мозга.
Работа в целом ставит под сомнение жёсткое разделение между «сознательной» и «бессознательной» обработкой информации: значительная часть сложных вычислений, включая языковую обработку и прогнозирование, может продолжаться даже тогда, когда субъективное сознание отключено.
Darth SaharaИсточники:NatureНаука и космос2Нейронные сетиНейроныГиппокампАнестезияЯзык мозга20:04
ИсточникПоделись видео: