Мозг никогда не «выключается»: учёные обнаружили под наркозом признаки понимания речи и предсказания слов

Исследователи из Baylor College of Medicine записывали активность отдельных нейронов в гиппокампе пациентов во время операций по лечению эпилепсии. Работа была опубликована в журнале Nature и стала одной из первых, где для подобных экспериментов использовались сверхплотные электроды Neuropixels.

Сначала пациентам под анестезией воспроизводили последовательности звуков с редкими необычными сигналами. Нейроны гиппокампа не только обнаруживали эти отклонения, но и со временем начинали распознавать их эффективнее, что может свидетельствовать о сохранении механизмов обучения и нейропластичности даже в бессознательном состоянии.

Затем учёные перешли к более сложной задаче — воспроизведению коротких рассказов. Анализ активности мозга показал, что гиппокамп продолжал обрабатывать языковую информацию в реальном времени. Более того, нейронные паттерны различались в зависимости от того, слышал ли человек существительное, глагол или прилагательное.

Самым неожиданным результатом стала способность мозга предсказывать ещё не произнесённые слова. Нейронная активность начинала изменяться до того, как соответствующее слово звучало в записи, что напоминает механизм предсказательного кодирования — одну из ключевых концепций современной когнитивной нейронауки.

Это особенно интересно на фоне развития больших языковых моделей. Подобно тому как современные ИИ-системы формируют текст, вычисляя наиболее вероятное следующее слово, человеческий мозг, по-видимому, использует схожий принцип даже при отсутствии сознательного восприятия.

Полученные результаты поддерживают идеи о том, что сознание может возникать не из активности отдельных структур мозга, а из координации работы множества областей и обмена информацией между ними. Если это так, то сложные когнитивные процессы и субъективное переживание реальности могут оказаться гораздо менее тесно связанными, чем предполагалось ранее.

Практическое значение работы также может оказаться весьма значительным. Если мозг продолжает формировать языковые представления в бессознательном состоянии, подобные сигналы потенциально можно использовать для создания более совершенных интерфейсов мозг-компьютер и речевых протезов для пациентов, перенёсших инсульт или тяжёлые травмы мозга.

При этом авторы исследования подчёркивают ограничения работы. Эксперименты проводились только с одним типом анестезии и затрагивали исключительно гиппокамп. Пока неизвестно, распространяются ли аналогичные механизмы на другие состояния потери сознания — например, сон, кому или вегетативное состояние — и насколько активно в этих процессах участвуют другие области мозга.