هیپوکامپ حتی زیر بیهوشی عمومی هم گوش می دهد و می آموزد

زیر وزوز یکنواخت اتاق عمل، چیزی که انتظار می‌رود خاموش باشد همچنان کار می‌کند. نورون‌هایی در عمق هیپوکامپ، بایگان حافظه در مغز، با بیهوشی عمومی کاملا از کار نمی‌افتند. آن‌ها گوش می‌دهند. و گاهی حتی یاد می‌گیرند.

در یک مطالعه تازه به سرپرستی پژوهشگران کالج پزشکی بیلور، میکروالکترودهای پرتراکم موسوم به نوروپیکسل در هیپوکامپ هفت بیمار که تحت جراحی صرع بودند قرار داده شد. این پروب‌ها که سیگنال‌های نورون‌های منفرد را با وضوحی بی‌سابقه ثبت می‌کنند، الگوهایی از فعالیت مغزی را آشکار کردند که برای همه افراد درگیر در پژوهش شگفت‌انگیز بود. ثبت‌ها نشان دادند هیپوکامپ به صداهای ساده واکنش نشان می‌دهد، صداهای غیرمعمول یا «ناهمخوان» را از صداهای تکراری تشخیص می‌دهد و زبان را هم‌زمان با شکل‌گیری آن در زمان واقعی دنبال می‌کند.

در یک آزمایش، میان صداهای تکراری، انحراف‌های نادر گنجانده شد. برخی نورون‌ها در همان لحظه‌های غیرمنتظره به‌طور قابل اعتماد فعال شدند و در طول جلسه، پاسخ‌هایشان دقیق‌تر شد. این نشانه‌ای بود از اینکه مغز نه تنها تغییر را تشخیص می‌داد، بلکه در این کار بهتر هم می‌شد. در آزمایش دوم که چشمگیرتر بود، پژوهشگران بخش‌هایی از ویدئوهای آموزشی و پادکست‌های روایت‌محور را پخش کردند. الگوهای شلیک عصبی نشان می‌داد هیپوکامپ اجزای گفتار، مانند اسم‌ها، فعل‌ها و صفت‌ها را تحلیل می‌کند و حتی درباره واژه بعدی پیش‌بینی می‌سازد. کدگذاری پیش‌بینانه، یعنی همان پردازش پیش‌دستانه‌ای که معمولا آن را با بیداری مرتبط می‌دانیم، در سکوت و زیر بیهوشی در حال رخ دادن بود.

هیپوکامپ (با رنگ زرد نشان داده شده) و موقعیت پروب (با رنگ قرمز). 

این تیم گزارش می‌دهد: «حتی وقتی بیماران کاملا بیهوش هستند، مغز آن‌ها به تحلیل جهان پیرامون ادامه می‌دهد.» این یافته با یک برداشت دیرینه مقابله می‌کند: اینکه بیهوشی عمیق معادل قطع کامل پردازش حسی است. پژوهش‌های پیشین پاسخ‌های حسی باقی‌مانده را در نواحی قشری مغز یافته بودند؛ این مطالعه جدید مرز را جابه‌جا می‌کند، چون نشان می‌دهد این پاسخ‌ها به ساختارهای عمیق‌تر نیز می‌رسند، ساختارهایی که در یادگیری و حافظه نقش مرکزی دارند.

پیامدهای این یافته هم جذاب‌اند و هم، صادقانه بگوییم، کمی نگران‌کننده. اگر بخش‌هایی از مغز بتوانند در حالی که فرد از نظر بالینی ناهشیار است زبان را پردازش کنند و صداها را از هم تشخیص دهند، این موضوع درباره مرز میان آگاهی و ناخودآگاه چه می‌گوید؟ آیا این‌ها صرفا واکنش‌های بازتابی‌اند، یا نشانه‌هایی از چارچوب یادگیری هستند که ممکن است حتی در نبود تجربه ذهنی نیز دوام بیاورد؟

البته ملاحظات مهم‌اند. مجموعه داده کوچک است، فقط هفت بیمار، و همه آن‌ها پروپوفول را به‌عنوان داروی اصلی بیهوشی دریافت کرده بودند؛ بنابراین نمی‌توان فرض کرد همین اثرات با داروهای دیگر یا در وضعیت‌های متفاوتی مانند خواب طبیعی یا کما نیز دیده می‌شود. با این حال، یکپارچگی سیگنال‌ها در میان شرکت‌کنندگان نشان می‌دهد این نتیجه تصادفی ناشی از یک مغز یا یک اتاق عمل واحد نیست.

فراتر از نظریه، مسیرهای عملی نیز برای بررسی وجود دارد. اگر هیپوکامپ بتواند بدون آگاهی هشیار صداها را دریافت و رمزگذاری کند، آیا پزشکان روزی می‌توانند از این سیگنال‌ها برای بازآموزی مدارهای آسیب‌دیده استفاده کنند؟ آیا یک پروتز گفتاری می‌تواند با الگوهایی هدایت شود که در نواحی ظاهرا خاموش مغز شناسایی می‌شوند و به افرادی کمک کند که پس از سکته مغزی یا آسیب، کارکرد زبانی خود را از دست داده‌اند؟ این پرسش‌ها جسورانه‌اند، اما این ثبت‌های عصبی در را به روی بررسی آن‌ها باز می‌کنند.

فعالیت سلول‌های مغزی زمانی افزایش یافت که صداهای «ناهمخوان» در میان مجموعه‌ای از صداهای استاندارد پخش شدند. این ثبت‌ها از یک واحد منفرد (e) و میانگین‌گیری از جمعیتی از نورون‌های دو بیمار (f) به دست آمده‌اند.

یک نکته روش‌شناختی نیز ارزش توجه دارد: پروب‌های نوروپیکسل در آزمایشگاه‌های حیوانی تحول‌آفرین بوده‌اند، اما پیش از این به ندرت در هیپوکامپ انسان به کار رفته بودند. آوردن چنین سطحی از وضوح به محیط‌های جراحی، به دانشمندان علوم اعصاب دریچه‌ای تازه می‌دهد تا ببینند گروه‌های کوچک نورونی چگونه با هم همکاری می‌کنند، حتی زمانی که ذهن ظاهرا آفلاین است.

این پژوهش به معمایی بزرگ‌تر و پایدارتر نزدیک می‌شود: خود آگاهی. ما هنوز درباره هماهنگی عصبی‌ای که آگاهی را از خاموشی ذهن جدا می‌کند بسیار کم می‌دانیم. مطالعه‌هایی از این دست معما را حل نمی‌کنند، اما چند قطعه آن را جابه‌جا می‌کنند و نشان می‌دهند برخی روال‌های شناختی، از جمله پیش‌بینی، تشخیص الگو و تحلیل زبان، می‌توانند بدون رهبر ارکستری که آن را تجربه آگاهانه می‌نامیم اجرا شوند.

در حال حاضر، پژوهشگران برای ترسیم دامنه عمومی این یافته‌ها به گروه‌های بزرگ‌تر، مقایسه میان رده‌های مختلف داروهای بیهوشی و آزمایش‌های دقیق در خواب و کما نیاز دارند. اما یک نکته روشن به نظر می‌رسد: مغز حتی در آرام‌ترین حالت خود کاملا ساکن نیست. اگر به اندازه کافی دقیق گوش بدهیم، داستان‌هایی برای گفتن دارد.