Действительно ли мы «выключаемся» под общей анестезией? Нейроны говорят, что нет
NewsMakerУчёные выяснили, что мозг продолжает разбирать чужую речь, пока вы без сознания.
Мозг под общим наркозом оказался не просто пассивным органом, который принимает звуки из внешнего мира. Новая работа показала, что пациент может ничего не помнить после пробуждения, но нейроны в гиппокампе во время анестезии всё равно продолжают разбирать звуки, слова, грамматику, смысловые связи и контекст фразы.
Исследование провели специалисты Медицинского колледжа Бейлора и их коллеги. Команда записывала электрическую активность мозга у пациентов под общей анестезией и проверяла, как гиппокамп реагирует на простые звуковые сигналы и фрагменты разговорного подкаста. Результат спорит с привычной идеей, что сложная обработка речи требует сознания.
Гиппокамп обычно связывают с памятью и обучением. Во сне этот отдел мозга заново проигрывает опыт прошедшего дня и помогает закреплять воспоминания. Даже во время глубокого сна сенсорные зоны мозга могут реагировать на новые стимулы, например на звуки. При этом долго считалось, что мозг без сознания в основном улавливает только простые сигналы, а смысловая обработка речи должна отключаться.
Предыдущие исследования уже показывали, что спящий мозг не полностью закрывается от внешнего мира. Люди, которым во сне многократно включали незнакомые звуки, после пробуждения могли лучше распознавать эти сигналы . В других экспериментах собственное имя или сердитый голос вызывали мозговую активность даже во время глубокого сна. Такой механизм называют сторожевой обработкой: мозг будто оставляет часть системы наблюдения включённой.
Под наркозом картина казалась более жёсткой. Пропофол, один из распространённых препаратов для общей анестезии, нарушает связь между крупными областями мозга. У пациентов сохранялась активность в слуховой коре , которая первой принимает звуковые сигналы, но передача информации в зоны, отвечающие за более сложное мышление и понимание, выглядела нарушенной . Новая работа заставляет пересмотреть эту схему.
Учёные работали с семью пациентами, которым проводили операцию по поводу эпилепсии. Ранее прямые записи активности мозга у людей с эпилепсией уже показывали, что слуховая кора реагирует на звуки , но может терять связь с областями, которые отвечают за понимание. В новом эксперименте исследователи пошли глубже и во время наркоза на основе пропофола ввели в гиппокамп тонкие зонды Neuropixels . Импланты тоньше человеческого волоса, но содержат более тысячи датчиков и позволяют следить за активностью сотен нейронов одновременно.
В первом опыте трём пациентам включали повторяющиеся звуковые сигналы, среди которых иногда появлялись неожиданные тона другой высоты. Сначала нейроны почти не отличали обычные звуки от редких, но примерно через 10 минут активность начала меняться. Гиппокамп под наркозом стал лучше выделять странные сигналы из общего потока, хотя сознания у пациента не было.
Во втором опыте исследователи включали 10-минутные фрагменты подкаста The Moth Radio Hour , где разные люди рассказывают истории со своей интонацией, акцентом и манерой речи. Отдельные группы нейронов в гиппокампе реагировали на разные языковые признаки. Одни клетки сильнее откликались на редкие слова, другие различали существительные, глаголы и прилагательные.
Самый неожиданный результат связан со смыслом. Нейронная активность показывала, что гиппокамп различает смысловые связи между словами. Например, мозг обрабатывал близость слов cat и dog иначе, чем связь с далёким по смыслу словом pen. Активность также напоминала предсказание следующего слова в предложении, как у бодрствующего человека при обычном разговоре.
Один из авторов работы Самир Шет заявил , что мозг во время бессознательного состояния оказался активнее и способнее, чем считалось раньше. В комментарии для Nature исследователь также отметил, что мозг умеет выполнять часть сложных задач без осознанного участия человека. Саму идею о более широкой роли гиппокампа в организации информации Шет назвал пока нишевой, но важной для дальнейшей проверки .
Авторы подчёркивают, что работа не доказывает тайное бодрствование пациентов. После пробуждения участники не помнили подкасты. Вывод осторожнее: часть локальных мозговых цепей сохраняет способность обрабатывать сложную речь даже тогда, когда общая связь между крупными областями мозга нарушена из-за наркоза.
Пока нельзя автоматически переносить результат на сон, кому или другие состояния без сознания. В исследовании участвовала небольшая группа пациентов, а проверяли только один тип анестезии. В следующих экспериментах команда хочет выяснить, остаются ли у человека неосознанные следы услышанных историй. Для проверки пациентам под наркозом планируют включать разные подкасты, а после пробуждения спрашивать, какие записи кажутся знакомыми. Учёные также хотят проверить, будет ли гиппокамп обрабатывать истории на незнакомом языке.
Работа может помочь лучше понимать мозговую активность у людей с тяжёлыми травмами мозга и в вегетативном состоянии. Если исследователи научатся точнее видеть скрытую обработку речи, новые данные могут пригодиться для нейроимплантов, которые восстанавливают нарушенную связь между отделами нервной системы. Главный практический вопрос авторы формулируют жёстко: можно ли вернуть человека, который не приходит в сознание.
Мозг под общим наркозом оказался не просто пассивным органом, который принимает звуки из внешнего мира. Новая работа показала, что пациент может ничего не помнить после пробуждения, но нейроны в гиппокампе во время анестезии всё равно продолжают разбирать звуки, слова, грамматику, смысловые связи и контекст фразы.
Исследование провели специалисты Медицинского колледжа Бейлора и их коллеги. Команда записывала электрическую активность мозга у пациентов под общей анестезией и проверяла, как гиппокамп реагирует на простые звуковые сигналы и фрагменты разговорного подкаста. Результат спорит с привычной идеей, что сложная обработка речи требует сознания.
Гиппокамп обычно связывают с памятью и обучением. Во сне этот отдел мозга заново проигрывает опыт прошедшего дня и помогает закреплять воспоминания. Даже во время глубокого сна сенсорные зоны мозга могут реагировать на новые стимулы, например на звуки. При этом долго считалось, что мозг без сознания в основном улавливает только простые сигналы, а смысловая обработка речи должна отключаться.
Предыдущие исследования уже показывали, что спящий мозг не полностью закрывается от внешнего мира. Люди, которым во сне многократно включали незнакомые звуки, после пробуждения могли лучше распознавать эти сигналы . В других экспериментах собственное имя или сердитый голос вызывали мозговую активность даже во время глубокого сна. Такой механизм называют сторожевой обработкой: мозг будто оставляет часть системы наблюдения включённой.
Под наркозом картина казалась более жёсткой. Пропофол, один из распространённых препаратов для общей анестезии, нарушает связь между крупными областями мозга. У пациентов сохранялась активность в слуховой коре , которая первой принимает звуковые сигналы, но передача информации в зоны, отвечающие за более сложное мышление и понимание, выглядела нарушенной . Новая работа заставляет пересмотреть эту схему.
Учёные работали с семью пациентами, которым проводили операцию по поводу эпилепсии. Ранее прямые записи активности мозга у людей с эпилепсией уже показывали, что слуховая кора реагирует на звуки , но может терять связь с областями, которые отвечают за понимание. В новом эксперименте исследователи пошли глубже и во время наркоза на основе пропофола ввели в гиппокамп тонкие зонды Neuropixels . Импланты тоньше человеческого волоса, но содержат более тысячи датчиков и позволяют следить за активностью сотен нейронов одновременно.
В первом опыте трём пациентам включали повторяющиеся звуковые сигналы, среди которых иногда появлялись неожиданные тона другой высоты. Сначала нейроны почти не отличали обычные звуки от редких, но примерно через 10 минут активность начала меняться. Гиппокамп под наркозом стал лучше выделять странные сигналы из общего потока, хотя сознания у пациента не было.
Во втором опыте исследователи включали 10-минутные фрагменты подкаста The Moth Radio Hour , где разные люди рассказывают истории со своей интонацией, акцентом и манерой речи. Отдельные группы нейронов в гиппокампе реагировали на разные языковые признаки. Одни клетки сильнее откликались на редкие слова, другие различали существительные, глаголы и прилагательные.
Самый неожиданный результат связан со смыслом. Нейронная активность показывала, что гиппокамп различает смысловые связи между словами. Например, мозг обрабатывал близость слов cat и dog иначе, чем связь с далёким по смыслу словом pen. Активность также напоминала предсказание следующего слова в предложении, как у бодрствующего человека при обычном разговоре.
Один из авторов работы Самир Шет заявил , что мозг во время бессознательного состояния оказался активнее и способнее, чем считалось раньше. В комментарии для Nature исследователь также отметил, что мозг умеет выполнять часть сложных задач без осознанного участия человека. Саму идею о более широкой роли гиппокампа в организации информации Шет назвал пока нишевой, но важной для дальнейшей проверки .
Авторы подчёркивают, что работа не доказывает тайное бодрствование пациентов. После пробуждения участники не помнили подкасты. Вывод осторожнее: часть локальных мозговых цепей сохраняет способность обрабатывать сложную речь даже тогда, когда общая связь между крупными областями мозга нарушена из-за наркоза.
Пока нельзя автоматически переносить результат на сон, кому или другие состояния без сознания. В исследовании участвовала небольшая группа пациентов, а проверяли только один тип анестезии. В следующих экспериментах команда хочет выяснить, остаются ли у человека неосознанные следы услышанных историй. Для проверки пациентам под наркозом планируют включать разные подкасты, а после пробуждения спрашивать, какие записи кажутся знакомыми. Учёные также хотят проверить, будет ли гиппокамп обрабатывать истории на незнакомом языке.
Работа может помочь лучше понимать мозговую активность у людей с тяжёлыми травмами мозга и в вегетативном состоянии. Если исследователи научатся точнее видеть скрытую обработку речи, новые данные могут пригодиться для нейроимплантов, которые восстанавливают нарушенную связь между отделами нервной системы. Главный практический вопрос авторы формулируют жёстко: можно ли вернуть человека, который не приходит в сознание.