7 пациентов под наркозом помогли показать, что гиппокамп всё ещё предсказывает слова

Похоже, даже глубокий наркоз не обрубает языковую обработку в мозге полностью. Учёные из Baylor College of Medicine показали, что гиппокамп у пациентов под общей анестезией всё ещё различал структуру речи и строил ожидание следующего слова. Статья вышла в Nature и добавила ещё один кусок в спор о том, где проходит граница между сознательной и бессознательной обработкой информации.

Эксперимент провели прямо во время операций на височной доле. В него вошли 7 пациентов, которым под пропофолом делали переднюю височную лобэктомию. В этот момент команда нейрохирурга Самира Шета записывала сигналы сотен отдельных нейронов с помощью зондов Neuropixels. Для человеческого гиппокампа под общей анестезией такой режим измерений использовали впервые.

Сначала пациентам проигрывали повторяющиеся тоны, а потом время от времени вставляли редкие отклонения по высоте. Нейроны гиппокампа стабильно выделяли такие «аномальные» сигналы, и чувствительность к ним росла примерно в течение 10 минут. Этот эффект отдельно проверили на рекуррентной нейросети — динамика вышла похожей. И тут есть важная оговорка: часть такой обработки, похоже, может появляться в локальных нейронных цепях и без участия сознательного внимания.

Во второй части опыта пациентам читали короткие истории. И вот тут оказалось, что гиппокамп реагировал не только на сам звук речи. Активность нейронов различала грамматические категории — существительные, глаголы, прилагательные — и ещё показывала вероятностный прогноз следующего слова. Под наркозом мозг не просто «слышал»: он продолжал собирать последовательную модель речи.

Это хорошо ложится на идею предиктивного кодирования, которую обычно обсуждают в связи с бодрствованием и вниманием. Раньше похожие эффекты находили у спящих людей по данным ЭЭГ, но такой метод не показывает, что происходит на уровне отдельных нейронов. Здесь запись шла гораздо детальнее. Параллельно растёт интерес и к Neuropixels в клинике: эти зонды уже используют в исследованиях эпилепсии и речи у человека, а рынок нейроинтерфейсов, по оценкам Grand View Research, может превысить $6 млрд к концу десятилетия. Авторы считают, что такие сигналы со временем могут пригодиться для речевых нейропротезов после инсульта и травм мозга.

Ограничения у работы тоже вполне конкретные. Все измерения проводили только при анестезии пропофолом и только в гиппокампе, так что переносить выводы на сон, кому или весь мозг пока рано. Дальше логично проверить, сохраняется ли этот эффект при других состояниях потери сознания и в других речевых сетях мозга.