Le cerveau sous anesthésie générale traite le langage et prédit les mots, remettant en question les concepts de conscience
Le cerveau humain, même dans un état d’inconscience profonde induit par l’anesthésie, démontre une capacité bien plus grande qu’on ne l’imaginait auparavant, comme le révèle une nouvelle recherche. Les patients sous anesthésie générale étaient capables de traiter le langage à un niveau sophistiqué, de distinguer des parties du discours et même de prédire les mots futurs, ce qui indique que l’activité neuronale pourrait être plus complexe qu’on ne le pensait auparavant. Les découvertes, dirigées par des experts du Baylor College of Medicine, remettent en question les notions traditionnelles sur la conscience et ouvrent la voie au développement de nouvelles interfaces cerveau-ordinateur.
L’équipe de chercheurs du Baylor College of Medicine a identifié que l’organe cérébral peut effectuer des activités linguistiques étonnamment complexes, même lorsque l’individu est complètement inconscient. Ces résultats, détaillés dans un article publié dans la célèbre revue Nature, rompent avec les hypothèses de longue date sur le lien entre perception consciente et fonction cognitive. En outre, les résultats offrent des orientations importantes pour les études futures dans des domaines tels que la mémoire, la compréhension de la parole et les technologies d’interface neuronale.
“Nos observations indiquent que l’esprit est considérablement plus actif et alerte pendant la période d’inconscience qu’on ne le pensait auparavant”, a déclaré le Dr Sameer Sheth, professeur et titulaire de la chaire de neurochirurgie de la Fondation Cullen à Baylor. “Même lorsque les individus sont complètement sous sédation, leurs circuits cérébraux continuent d’analyser les stimuli environnementaux.”
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Comprendre l’activité cérébrale complexe pendant l’anesthésie
Pour étudier les capacités du cerveau dans un état inconscient, Sheth et ses collaborateurs ont enregistré l’activité de centaines de neurones isolés dans la région de l’hippocampe. Cette zone est cruciale pour la formation de la mémoire et a été surveillée pendant que les patients subissaient une chirurgie de l’épilepsie sous anesthésie générale. De telles procédures offraient aux chercheurs une chance unique d’examiner directement cette partie essentielle du cerveau.
Les experts ont utilisé des sondes Neuropixels, une technologie de pointe qui n’avait jamais été appliquée à l’hippocampe pour ce type d’étude spécifique. Cette innovation a permis d’observer comment le cerveau réagissait lui-même à différents sons et au langage, même en l’absence de toute conscience de la part des patients.
Une première expérience a exposé les participants à des séquences de tonalités répétitives entrecoupées de sons inattendus. Les chercheurs ont remarqué que les neurones de l’hippocampe identifiaient systématiquement ces tonalités inhabituelles. Plus particulièrement, l’efficacité du cerveau à les reconnaître a augmenté avec le temps, ce qui suggère un processus d’apprentissage continu ou une plasticité neuronale, même pendant l’anesthésie.
Par la suite, la complexité de l’étude a été élargie, des histoires étant reproduites pour les patients tandis que l’activité cérébrale continuait d’être enregistrée. L’hippocampe présentait des signes évidents de traitement du langage en temps réel. Les modèles d’activité neuronale ont démontré que le cerveau était capable de différencier différentes classes grammaticales, telles que les noms, les verbes et les adjectifs.
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L’équipe de recherche a également fait une découverte remarquable. Ils ont découvert que les signaux neuronaux peuvent être utilisés pour anticiper les mots qui seraient encore prononcés, avant même qu’ils ne soient émis.
“Le cerveau semble prédire ce qui se passe dans un récit, même sans en avoir conscience”, a commenté Sheth, qui dirige également les laboratoires de la Fondation de recherche en neurologie pédiatrique Gordon et Mary Cain au Duncan Neurological Research Institute de l’hôpital pour enfants du Texas. “Cette forme de codage prédictif est quelque chose que nous associons habituellement à l’éveil et à la pleine conscience, mais elle se produit ici dans un état d’inconscience”, a ajouté le Dr Benjamin Hayden, professeur de neurochirurgie à Baylor.
Implications de l’étude pour comprendre la conscience
Les résultats indiquent que des capacités cognitives significatives, notamment la capacité à comprendre le langage et à faire des prédictions, ne dépendent peut-être pas entièrement de la conscience. Au lieu de cela, la conscience elle-même naît peut-être de l’interaction et de la communication entre plusieurs régions du cerveau, plutôt que de l’activité isolée d’une seule zone, comme l’hippocampe. Les chercheurs ont également établi des parallèles entre le comportement prédictif du cerveau et le fonctionnement de l’intelligence artificielle (IA), notant que tout comme les grands modèles de langage génèrent du texte en anticipant le mot suivant, l’hippocampe semble faire des prédictions similaires lors du traitement du langage. Comprendre ces principes partagés peut enrichir la compréhension de l’intelligence biologique et artificielle, accélérant ainsi le développement de nouvelles technologies.
Ces travaux pourraient également apporter des avancées significatives aux futures technologies de communication, comme la création de prothèses vocales. Ces innovations pourraient bénéficier aux personnes ayant perdu la capacité de communiquer verbalement.
À suivre : tout sur anesthésie
“Pouvons-nous utiliser ces signaux pour implanter et faire fonctionner une prothèse vocale dans des zones du cerveau qui ont été endommagées par un accident vasculaire cérébral ou une blessure ? Ce sont des questions que nous pouvons désormais considérer en relation avec cette région spécifique du cerveau”, a demandé le Dr Vigi Katlowitz, premier auteur de l’étude et résident en neurochirurgie à Baylor.
Défis et avenir de la recherche sur le cerveau inconscient
Les chercheurs soulignent que les résultats doivent être interprétés avec prudence. L’étude n’a porté que sur un seul type d’anesthésie générale, ce qui signifie que les résultats peuvent ne pas s’appliquer à d’autres conditions d’inconscience, telles que le sommeil naturel ou le coma. De plus, l’enquête s’est concentrée sur une seule zone du cerveau, et la mesure dans laquelle ces processus se produisent dans tout l’organe reste à clarifier.
“Cette étude nous motive à réévaluer la définition même de la conscience”, a conclu Sheth. “Le cerveau effectue beaucoup plus d’activités en coulisses que nous ne le comprenons dans son intégralité.”
