Anestesian alla aivot oppivat ja reagoivat ääniin

Leikkaussalin tasaisen hurinan alla jokin, joka pitäisi olla hiljaa, jatkaa toimintaansa. Hippokampuksen syvissä osissa sijaitsevat neuronit (aivojen muistien arkistoija) eivät yleisanestesian aikana täysin sammudu. Ne kuuntelevat. Ja joskus ne jopa oppivat.

Äskettäinen Baylor College of Medicinein tutkijoiden johtama tutkimus asetti korkearesoluutioisia mikroelektrodeja, niin kutsuttuja neuropikseleitä, seitsemän epilepsialeikkaukseen menevän potilaan hippokampuksiin. Nämä anturit, jotka tallentavat yksittäisten neuronien signaaleja ennennäkemättömällä tarkkuudella, paljastivat toimintamalleja, jotka yllättivät kaikki osapuolet. Tallenteet osoittivat, että hippokampus reagoi yksinkertaisiin säveliin, erotti harvinaiset poikkeavat äänet toistuvista ja seurasi kieltä sen purkautuessa reaaliajassa.

Yhdessä kokeessa toistuvia säveliä ryyditettiin harvinaisilla poikkeamilla. Tietyt neuronit pulssasivat luotettavasti noina outoina hetkinä, ja session aikana niiden vasteet terävöityivät, mikä viittaa siihen, että aivot eivät vain havainneet muutosta vaan myös paransivat kykyään tehdä se. Toisessa, vielä vaikuttavammassa testissä tutkijat soittivat pätkiä opetusvideoista ja tarinapodcasteista. Herätekuvioista päätellen hippokampus jäsensi lauseen osia, kuten substantiiveja, verbejä ja adjektiiveja, ja muodosti jopa ennusteita siitä, mikä sana saattaisi tulla seuraavaksi. Ennakoiva koodaus, sellainen etukäteiskäsittely jota yleensä liitämme hereilläoloon, tapahtui hiljaisesti anestesian alla.

Hippokampus (keltainen) ja probin sijainti (punainen). 

"Vaikka potilaat ovat täysin anestesoituja, heidän aivonsa jatkavat ympäristön analysointia", tutkijat kertovat, kyseenalaistaen pitkään vallinneen oletuksen: että syvä anestesia vastaisi täydellistä aisti-eroon joutumista. Aiempi työ on löytänyt jäljellä olevia aistivasteita aivokuoren alueilla; tämä uusi tutkimus laajentaa rajaa näyttämällä, että vasteet ulottuvat syvemmälle, oppimisen ja muistin kannalta keskeisiin rakenteisiin.

Seuraukset ovat kiehtovia ja rehellisesti sanoen hieman hämmentäviä. Jos osat aivoista pystyvät käsittelemään kieltä ja erottamaan ääniä ihmisen ollessa kliinisesti tajuton, mitä se kertoo tietoisuuden ja tiedostamattomuuden rajasta? Ovatko nämä pelkkiä refleksireaktioita vai edustavatko ne oppimisen rakennetta, joka voi säilyä vaikka subjektiivinen kokemus puuttuisi?

Varovaisuutta vaaditaan. Aineisto on pieni, seitsemän potilasta, ja kaikki saivat pääanestesia-aineena propofolia, joten emme voi olettaa, että samat vaikutukset näkyisivät muilla lääkkeillä tai eri tiloissa kuten luonnollisessa unessa tai koomassa. Silti signaalien johdonmukaisuus osallistujien välillä viittaa siihen, ettei kyse ole sattumasta yhden aivojen tai yhden leikkaussalin sisällä.

Teorian lisäksi on käytännöllisiä tutkimusmahdollisuuksia. Jos hippokampus voi havaita ja tallentaa ääniä ilman tietoista tietoisuutta, voisivatko kliinikot tulevaisuudessa hyödyntää näitä signaaleja vaurioituneiden piiriensä uudelleenkouluttamiseen? Voisiko puheproteesin ohjata kuvioita, jotka havaitaan muuten hiljaisissa aivoalueissa, auttaen ihmisiä, jotka ovat menettäneet kielen toiminnon esimerkiksi aivoverenkiertohäiriön tai vamman jälkeen? Nämä ovat rohkeita kysymyksiä, mutta tallenteet avaavat oven niiden pohtimiseen.

Aivosolujen toiminta kiihtyi, kun sarjassa vakioääniä soitettiin harvinaisia poikkeavia ääniä. Nämä tallenteet ovat yhdestä yksiköstä (e) ja keskiarvoistettu kahden potilaan neuronipopulaatiosta (f)

Myös metodologinen käänne on huomionarvoinen: neuropikseliprobien käyttö on mullistanut eläinkokeita, mutta niitä on harvoin käytetty ihmisen hippokampuksessa aiemmin. Tällaisen tarkkuuden tuominen leikkaussaliympäristöön antaa neurotieteilijöille uuden näkökulman siihen, miten pienet neuroniryhmät tekevät yhteistyötä, kun mieli vaikuttaa olevan pois käytöstä.

Tutkimus koskettaa suurempaa, pysyvää arvoitusta: tietoisuutta itseään. Tiedämme niin vähän niistä hermollisista koreografioista, jotka erottavat tietoisuuden katkaisusta. Tämänkaltaiset tutkimukset eivät ratkaise pulmaa, mutta ne siirtävät muutamia paloja näyttäen, että jotkin kognitiiviset rutiinit, kuten ennustaminen, kuvion erottelu ja kielen jäsentäminen, voivat toimia ilman sitä kapellimestaria, jota kutsumme tietoisuudeksi.

Tällä hetkellä tutkijat tarvitsevat suurempia koehenkilöryhmiä, vertailuja eri anestesia-aineiden välillä sekä huolellisia testejä unessa ja koomassa selvittääkseen, kuinka yleisiä nämä havainnot ovat. Yksi asia tuntuu kuitenkin selvältä: vaikka aivot ovat hiljaisimmillaan, ne eivät ole täysin paikallaan. Kuuntele tarpeeksi tarkasti, ja niillä on tarinoita kerrottavana.