Pesquisadores do Baylor College of Medicine descobriram que o cérebro humano pode realizar tarefas linguísticas surpreendentemente avançadas, mesmo quando uma pessoa está completamente inconsciente sob anestesia geral. Resultados, publicados a naturezaDesafie suposições de longa data sobre a relação entre consciência e cognição. Eles também oferecem novos insights que podem moldar pesquisas futuras sobre memória, linguagem e interfaces cérebro-computador.
“Nossas descobertas mostram que o cérebro inconsciente é muito mais ativo e capaz do que se pensava anteriormente”, disse o Dr. Sameer Seth, professor e presidente dotado de neurocirurgia da Fundação Cullen e bolsista McNair em Baylor. “Mesmo quando os pacientes estão totalmente anestesiados, seus cérebros continuam a analisar o mundo ao seu redor”.
Gravando a atividade cerebral durante a anestesia
Para investigar do que o cérebro inconsciente é capaz, Seth e seus colegas registraram a atividade de centenas de neurônios individuais no hipocampo, uma região do cérebro envolvida na memória. As gravações foram feitas enquanto os pacientes submetidos à cirurgia de epilepsia estavam sob anestesia geral. Esses métodos deram aos pesquisadores uma rara oportunidade de estudar diretamente essa parte do cérebro.
A equipe utilizou sondas de neuropixel, uma tecnologia avançada nunca antes utilizada no hipocampo para esse tipo de estudo. Isto permite-lhes observar como o cérebro responde ao som e à linguagem, mesmo quando os pacientes não têm consciência.
Linguagem de processamento contínuo do cérebro
No primeiro teste, os pacientes são expostos a vários tons repetidos misturados com sons inesperados ocasionais. Os pesquisadores descobriram que os neurônios no hipocampo detectam consistentemente esses tons incomuns. Ainda mais interessante, o cérebro fica melhor em reconhecê-los ao longo do tempo, sugerindo que o aprendizado ou a plasticidade neural ainda estão ocorrendo durante a anestesia.
Os pesquisadores então aumentaram a complexidade do experimento reproduzindo contos enquanto registravam a atividade cerebral. O hipocampo mostrou evidências claras de processamento de linguagem em tempo real. Padrões de atividade neural revelaram que o cérebro pode distinguir diferentes classes gramaticais, incluindo substantivos, verbos e adjetivos.
A equipe também fez outra descoberta surpreendente. Os sinais neurais podem ser usados para prever as próximas palavras antes de falar.
“O cérebro parece antecipar o que acontecerá a seguir em uma história, mesmo sem consciência”, diz Sheth, diretor dos Laboratórios da Fundação de Pesquisa em Neurologia Pediátrica Gordon e Mary Cain do Instituto de Pesquisa Neurológica Duncan do Hospital Infantil do Texas.
“Esse tipo de codificação preditiva é algo que associamos a estar acordado e focado, mas está acontecendo aqui inconscientemente”, disse o Dr. Benjamin Hayden, professor de neurocirurgia em Baylor.
Repensando a Consciência
Os resultados sugerem que habilidades cognitivas importantes, incluindo compreensão e previsão da linguagem, não dependem da consciência. Em vez disso, a consciência pode surgir da comunicação através de múltiplas regiões do cérebro, em vez da atividade dentro de uma única região, como o hipocampo.
Os pesquisadores também notaram semelhanças entre o comportamento preditivo do cérebro e a inteligência artificial (IA). Assim como grandes modelos de linguagem geram texto prevendo a próxima palavra, o hipocampo parece fazer previsões semelhantes durante o processamento da linguagem. A compreensão destes princípios partilhados pode ajudar os cientistas a compreender melhor a inteligência biológica e artificial.
O trabalho também pode contribuir para futuras tecnologias de comunicação, incluindo próteses de fala projetadas para pessoas que perderam a capacidade de falar.
“Podemos usar esses sinais para colocar e operar uma prótese de fala em partes do cérebro que foram danificadas por acidente vascular cerebral ou trauma? Estas são questões que agora podemos considerar relacionadas a esta parte do cérebro”, disse o Dr. Viggy Katlowitz, primeiro autor e residente de neurocirurgia em Baylor.
Mais pesquisas são necessárias
Os pesquisadores alertam que os resultados devem ser interpretados com cautela. O estudo testou apenas um tipo de anestesia geral, portanto os resultados podem não se aplicar a outros estados inconscientes, como sono ou coma. Além disso, a investigação concentrou-se numa única região do cérebro e ainda não está claro até que ponto estes processos ocorrem em todo o cérebro.
“Este trabalho nos leva a repensar o que significa estar consciente”, disse Seth. “O cérebro está fazendo muito mais nos bastidores do que entendemos completamente.”
