Mesmo quando uma pessoa está completamente inconsciente sob anestesia geral, seu cérebro ainda pode fazer algumas coisas notáveis: processar a linguagem, reconhecer padrões e até mesmo prever quais palavras virão a seguir.
Pesquisadores do Baylor College of Medicine descobriram que o cérebro retém habilidades surpreendentemente sofisticadas durante a anestesia, apesar da ausência de consciência. As descobertas, publicadas na revista NaturezaDesafie as suposições tradicionais sobre a relação entre consciência e pensamento. Eles também podem fornecer novos insights sobre como o cérebro processa memórias e linguagem, potencialmente levando a avanços em tecnologias que ajudam as pessoas a se comunicarem após lesões neurológicas.
“Nossas descobertas mostram que o cérebro é muito mais ativo e capaz durante a inconsciência do que se pensava anteriormente”, disse o Dr. Sameer Sheth, professor e presidente de neurocirurgia da Fundação Cullen e acadêmico McNair em Baylor. “Mesmo quando os pacientes estão completamente inconscientes, seus cérebros continuam a analisar o mundo ao seu redor”.
Gravando a atividade cerebral durante a anestesia geral
Para investigar o que acontece dentro do cérebro inconsciente, Sheth, que também é neurocirurgião no Baylor St. Luke’s Medical Center, e colegas estudaram pacientes submetidos a cirurgia de epilepsia sob anestesia geral.
Estes procedimentos proporcionaram uma oportunidade incomum para examinar o hipocampo, uma estrutura cerebral profundamente envolvida na aprendizagem e na memória. Localizado no lobo temporal do cérebro, o hipocampo ajuda a organizar as informações e desempenha um papel fundamental na formação de novas memórias.
Os pesquisadores usaram dispositivos de gravação avançados chamados sondas Neuropixel para monitorar sinais elétricos de centenas de neurônios individuais no hipocampo. Estas pequenas sondas podem detectar a atividade de muitas células nervosas simultaneamente, fornecendo uma imagem detalhada de como grupos de neurônios respondem à informação.
Segundo os pesquisadores, essa técnica não havia sido usada antes para examinar dessa forma essa área específica do cérebro. Isto permitiu à equipe examinar como o hipocampo responde aos sons e à linguagem enquanto os pacientes estão inconscientes e incapazes de descrever o que vivenciam.
A primeira experiência envolveu tocar uma série de notas repetitivas, ocasionalmente interrompidas por um som diferente dos demais.
Embora os pacientes estivessem sob anestesia, os neurônios do hipocampo responderam de maneira diferente aos sons inesperados. O que é ainda mais surpreendente é que, à medida que o experimento continuou, as células cerebrais tornaram-se melhores em distinguir esses tons incomuns.
Esta melhoria mostrou que o hipocampo apresentava sinais de plasticidade neural, a capacidade do cérebro de alterar as suas respostas através da experiência. Por outras palavras, alguns dos processos básicos envolvidos na aprendizagem parecem estar activos mesmo sem consciência.
O cérebro inconsciente pode processar a linguagem e prever palavras
Os pesquisadores então testaram se o cérebro inconsciente poderia lidar com coisas mais complexas do que simples sons.
Ele narrou contos para pacientes anestesiados enquanto continuava a registrar a atividade dos neurônios no hipocampo.
Os resultados revelaram níveis surpreendentes de processamento de linguagem. Os padrões específicos de atividade neural incluíam informações sobre diferentes categorias de palavras, incluindo substantivos, verbos e adjetivos. Isto mostrou que o hipocampo estava respondendo a características significativas da linguagem, em vez de simplesmente detectar a ocorrência de sons.
Mas a descoberta mais interessante foi um passo além.
Os pesquisadores descobriram que a atividade neural também continha informações que poderiam ser usadas para prever quais palavras apareceriam em uma frase. Embora os pacientes estivessem inconscientes, seus cérebros continuavam a especular sobre como a linguagem que acontecia ao seu redor poderia continuar.
“O cérebro antecipa o que acontecerá a seguir na história, mesmo sem consciência”, disse Sheth, que também é diretor dos laboratórios da Fundação de Pesquisa em Neurologia Pediátrica Gordon e Mary Cain, no Instituto de Pesquisa Neurológica Duncan do Hospital Infantil do Texas.
Essa capacidade está relacionada a um processo denominado codificação preditiva. Em vez de receber informações passivamente, o cérebro usa constantemente padrões e experiências passadas para prever o que pode acontecer a seguir. Por exemplo, ao ouvir alguém falar, o cérebro pode usar palavras ouvidas anteriormente para formar expectativas sobre o que provavelmente acontecerá a seguir.
Os cientistas normalmente estudam esse tipo de previsão sofisticada em pessoas que estão acordadas e prestando atenção. A evidência disso durante a anestesia geral sugere que pelo menos alguns processos neurais subjacentes podem operar independentemente da percepção consciente.
“Esse tipo de codificação preditiva é o que associamos a estar acordado e atento, mas está acontecendo aqui em um estado inconsciente”, disse o Dr. Benjamin Hayden, professor de neurocirurgia em Baylor.
O que essa descoberta significa para a consciência?
As descobertas levantam questões importantes sobre o que a consciência realmente contribui para a capacidade do cérebro de processar informações.
A consciência é geralmente associada à consciência subjetiva, que inclui a experiência de ouvir, pensar e compreender o mundo que nos rodeia. No entanto, estudos sugerem que alguns dos processos neurais envolvidos na interpretação da linguagem e na previsão de informações futuras podem continuar mesmo quando a consciência está ausente.
Isso não significa que os pacientes inconscientes compreendam conscientemente as histórias que lhes são contadas. Em vez disso, indica que o cérebro pode realizar aspectos surpreendentemente complexos do processamento da linguagem sem que a pessoa tenha consciência disso.
Esta diferença pode ajudar os investigadores a compreender melhor como a consciência emerge.
Uma possibilidade é que a consciência dependa não apenas de as regiões cerebrais individuais permanecerem activas, mas sim de como a informação é coordenada e partilhada através de redes maiores de regiões cerebrais.
Sob esta visão, estruturas como o hipocampo podem continuar a analisar informações mesmo quando a comunicação generalizada entre áreas cerebrais necessárias para a experiência consciente é interrompida.
Uma conexão surpreendente entre o cérebro e a inteligência artificial
A descoberta também destaca uma semelhança interessante entre a atividade cerebral humana e a inteligência artificial (IA).
Grandes modelos de linguagem, a tecnologia por trás de muitos chatbots modernos de IA, geram texto usando padrões aprendidos a partir de grandes quantidades de dados linguísticos para prever o que deve acontecer a seguir.
Os pesquisadores observaram capacidade preditiva relacionada no hipocampo, onde os sinais neurais refletem informações sobre as próximas palavras, mesmo durante a inconsciência.
Embora os cérebros biológicos e os modelos de IA funcionem de maneiras fundamentalmente diferentes, ambos podem usar padrões de linguagem para prever informações futuras. O estudo dessas semelhanças pode ajudar os cientistas a compreender melhor como funciona a previsão em sistemas naturais e artificiais.
As descobertas também podem ter implicações práticas para as interfaces cérebro-computador, que utilizam sinais gravados no cérebro para comunicar com dispositivos externos.
Uma aplicação potencial envolve próteses de fala, tecnologias projetadas para ajudar as pessoas a se comunicarem quando lesões ou condições neurológicas prejudicam sua capacidade de falar.
Se os cientistas conseguirem identificar de forma confiável sinais de linguagem significativos no cérebro, esses sinais poderão eventualmente ser usados para apoiar tecnologias de comunicação para pacientes que perderam a capacidade de falar.
“Podemos usar esses sinais para implantar e conduzir uma prótese de fala para partes do cérebro danificadas por acidente vascular cerebral ou lesão? Estas são questões que podemos agora considerar em relação a esta parte do cérebro”, disse o Dr. Viggy Katlowitz, primeiro autor e residente de neurocirurgia em Baylor.
Os cientistas estão reconsiderando os limites da mente inconsciente
Apesar dos resultados surpreendentes, os investigadores sublinham que muitas questões permanecem sem resposta.
Os experimentos foram conduzidos sob um tipo específico de anestesia geral, portanto os resultados não podem ser automaticamente estendidos a outros métodos anestésicos ou estados inconscientes.
Também não está claro se o processamento de linguagem semelhante ocorre durante o sono ou o coma, dois estados que diferem significativamente da inconsciência induzida por medicamentos.
Outra limitação importante é que os pesquisadores se concentraram no hipocampo. Mais estudos serão necessários para determinar se habilidades comparáveis persistem em outras áreas do cérebro e como essas áreas interagem quando a consciência está ausente.
No entanto, os resultados fornecem fortes evidências de que a inconsciência não significa que o cérebro tenha parado de realizar um processamento sofisticado de informações.
Em vez disso, o cérebro pode continuar a analisar padrões, reagir a eventos inesperados e inferir a linguagem mesmo quando uma pessoa não tem consciência do mundo circundante.
“Este trabalho nos leva a repensar o que significa estar consciente”, disse Sheth. “O cérebro está fazendo muito mais nos bastidores do que entendemos completamente.”
