Hipokampas mokosi garsų ir kalbos net po nejautros

Po nuolatinio operacinės patalpos zumesio kažkas, kas turėtų būti užslopinta, toliau dirba. Giliai hipokampe esantys neuronai, smegenų atminties archyvatoriai, nevisiškai išjungiami bendrosios nejautros. Jie klauso. O kartais net mokosi.

Naujas Baylor Medicinos Kolegijos tyrimas į hipokampusą septynių epilepsijos operaciją patiriančių pacientų įdėjo didelio tankio mikroelektrodus, vadinamus neuropiksėlėmis. Šie zondai, įrašantys signalus iš atskirų neuronų beprecedenčiu raiškumu, atskleidė aktyvumo modelius, nustebinusius visus dalyvius. Įrašai parodė, kad hipokampas reagavo į paprastus tonus, atskyrė neįprastus garsus nuo pasikartojančių ir sekė kalbą, kai ji skambėjo realiu laiku.

Viename eksperimente pasikartojančius tonus praskiedė retesnės nukrypos. Tam tikri neuronai patikimai suaktyvėdavo tais neįprastais momentais, o per sesijos laiką jų atsakymai tapo aštresni, kas byloja, kad smegenys ne tik aptinka pokyčius, bet ir gerėja juos fiksuodamos. Antrame, dar ryškesniame teste, mokslininkai leido ištraukas iš edukacinių vaizdo įrašų ir pasakojimų podcastų. Neuronų aktyvumo raštai rodė, kad hipokampas skirstė kalbos dalis (daiktavardžius, veiksmažodžius, būdvardžius) ir netgi formavo spėjimus, koks žodis gali sekti. Prognozuojamoji koduotė, tokio tipo nuspėjimo apdorojimas, kurį paprastai siejame su pabudusia būsena, tyliai vyko nejautros metu.

Hipokampas (pažymėtas geltona) ir zondo padėtis (raudona). 

„Net kai pacientai yra visiškai anestezuoti, jų smegenys toliau analizuoja aplinką,“ praneša komanda, sukeldama iššūkį ilgai galiojančiai nuostatai, kad gilus anestezijos lygis lygiavertis visiškam jutimo užtemimui. Ankstesni darbai aptiko liekamąsias jutimo reakcijas žievės srityse; šis naujas tyrimas stumia ribą toliau, parodydamas, kad šios reakcijos siekia giliau, į struktūras, svarbias mokymuisi ir atminčiai.

Šios pasekmės intriguoja ir, tiesą sakant, šiek tiek trikdo. Jei smegenų dalys gali apdoroti kalbą ir atskirti garsus, kol žmogus yra kliniškai be sąmonės, ką tai sako apie ribą tarp sąmoningumo ir nesąmonės? Ar tai tik refleksai, ar jie atstovauja mokymosi konstrukcijai, galinčiai išlikti net kai subjektyvi patirtis pranyksta?

Pastabos svarbios. Duomenų imtis maža, tai tik septyni pacientai, ir visi gavo propofolį kaip pagrindinę nejautrą, tad negalime manyti, kad tokie pat efektai pasireikštų vartojant kitus vaistus ar kitose būsenose, pavyzdžiui, natūraliame miegoje ar komoje. Vis dėlto signalų nuoseklumas tarp dalyvių rodo, kad tai nėra atsitiktinė išimtis iš vieno smegenų ar vienos operacinės.

Praktiškai atsiveria naujos galimybės. Jei hipokampas gali užfiksuoti ir koduoti garsus be sąmoningos nuovokos, ar gydytojai galėtų ateityje panaudoti šiuos signalus pažeistoms grandinėms perdaryti? Ar kalbos protezas galėtų būti valdomas pagal modelius, aptiktus kitu atveju tyliose smegenų srityse, padedantis žmonėms, praradusiems kalbos funkciją po insulto ar traumos? Tai drąsūs klausimai, bet įrašai atveria kelią jiems nagrinėti.

Smegenų ląstelių aktyvumas padidėjo, kai serijoje standartinių tonų buvo paleisti „neįprasti“ garsai. Šie įrašai yra iš vieno vieneto (e) ir vidurkinti tarp neuronų populiacijos iš dviejų pacientų (f)

Taip pat verta paminėti metodologinį posūkį: neuropikselės zondai pakeitė žaidimo taisykles gyvūnų laboratorijose, tačiau juos žmogaus hipokampe anksčiau retai naudojo. Tokio raiškumo atnešimas į chirurgines sąlygas suteikia neuromokslininkams naują priemonę, leidžiančią stebėti, kaip smulkūs neuronų ansambliai bendradarbiauja, kai protas atrodo išjungtas.

Šis darbas glosto didesnę, nuolatinę paslaptį: pačią sąmonę. Mes mažai žinome apie neuroninę choreografiją, kuri atskiria budrumą nuo užtemimo. Tokie tyrimai neišsprendžia mįslės, bet perkelia kelis gabalus, rodydami, kad kai kurie pažintiniai procesai, tokie kaip prognozavimas, modelių skirstymas ir kalbos analizė, gali vykti be orkestro dirigento, kurį vadiname sąmoninga patirtimi.

Kol kas tyrėjams reikės didesnių imčių, palyginimų tarp skirtingų anestetikų klasių ir kruopščių testų miego ir komos metu, kad būtų nustatyta, kiek plačiai galioja šie radiniai. Bet vienas dalykas aiškus: net ir tyliausiu momentu smegenys nėra visiškai ramios. Paklausykite atidžiau ir jos turi ką papasakoti.