Incluso bajo anestesia general, el cerebro humano puede analizar el lenguaje, reconocer diferentes tipos de palabras y predecir lo que sucederá a continuación en una historia, según un sorprendente descubrimiento de investigadores de Baylor. Estos hallazgos desafían nuestra comprensión de la consciencia y sugieren que el cerebro inconsciente es mucho más capaz de lo que los científicos creían.
Investigadores del Baylor College of Medicine han descubierto que el cerebro conserva capacidades sorprendentemente sofisticadas durante la anestesia, a pesar de la ausencia de consciencia. Los hallazgos, publicados en la revista Nature (1), cuestionan las ideas tradicionales sobre la relación entre la consciencia y el pensamiento. Además, podrían aportar nuevas perspectivas sobre cómo el cerebro procesa los recuerdos y el lenguaje, lo que podría conducir a avances en tecnologías que faciliten la comunicación tras lesiones neurológicas.
Registro de la actividad cerebral durante la anestesia general
Para investigar qué sucede dentro del cerebro inconsciente, Sheth, quien también es neurocirujano en el Centro Médico Baylor St. Luke’s, y sus colegas estudiaron a pacientes sometidos a cirugía de epilepsia bajo anestesia general.
Estos procedimientos ofrecieron una oportunidad excepcional para examinar el hipocampo, una estructura cerebral profundamente involucrada en el aprendizaje y la memoria. Ubicado en el lóbulo temporal del cerebro, el hipocampo ayuda a organizar la información y desempeña un papel importante en la formación de nuevos recuerdos.
Los investigadores utilizaron dispositivos de registro avanzados llamados sondas Neuropixels para monitorizar las señales eléctricas de cientos de neuronas individuales en el hipocampo. Estas diminutas sondas pueden detectar la actividad de muchas células nerviosas simultáneamente, lo que proporciona una imagen detallada de cómo responden los grupos de neuronas a la información.
Según los investigadores, esta tecnología no se había utilizado anteriormente para investigar esta región cerebral en particular de esta manera. Permitió al equipo examinar cómo responde el hipocampo a los sonidos y al lenguaje mientras los pacientes están inconscientes e incapaces de describir lo que experimentan.
El primer experimento consistió en reproducir una serie de tonos repetitivos, interrumpidos ocasionalmente por un sonido diferente a los demás.
Aunque los pacientes estaban bajo anestesia, las neuronas de su hipocampo respondieron de forma diferente a los sonidos inesperados. Aún más sorprendente, las células cerebrales mejoraron su capacidad para distinguir estos tonos inusuales a medida que avanzaba el experimento.
Esta mejoría sugería que el hipocampo mostraba signos de plasticidad neuronal, es decir, la capacidad del cerebro para modificar sus respuestas a través de la experiencia. En otras palabras, algunos de los procesos básicos asociados al aprendizaje parecían permanecer activos incluso sin que existiera conciencia de ello.
El cerebro inconsciente puede procesar el lenguaje y predecir palabras.
A continuación, los investigadores comprobaron si el cerebro inconsciente podía procesar algo más complejo que simples sonidos.
Mientras tanto, seguían registrando la actividad de las neuronas en el hipocampo, y les reproducían cuentos cortos a los pacientes anestesiados.
Los resultados revelaron un sorprendente nivel de procesamiento del lenguaje. Se observaron patrones distintivos de actividad neuronal que contenían información sobre diferentes categorías de palabras, incluyendo sustantivos, verbos y adjetivos. Esto sugiere que el hipocampo respondía a características significativas del lenguaje, en lugar de simplemente detectar la presencia de sonidos.
Pero el descubrimiento más intrigante fue un paso más allá.
Los investigadores descubrieron que la actividad neuronal también contenía información que podía utilizarse para predecir las palabras que aparecerían en una oración. Aunque los pacientes estaban inconscientes, sus cerebros parecían anticipar cómo continuaría el lenguaje que se desarrollaba a su alrededor.
«El cerebro parece anticipar lo que sucederá a continuación en una historia, incluso sin que seamos conscientes de ello», dijo Sheth, quien también es director de los Laboratorios de la Fundación de Investigación en Neurología Pediátrica Gordon y Mary Cain dentro del Instituto de Investigación Neurológica Duncan en el Hospital Infantil de Texas.
Esta capacidad está relacionada con un proceso conocido como codificación predictiva. En lugar de recibir información de forma pasiva, el cerebro utiliza continuamente patrones y experiencias previas para anticipar lo que podría suceder a continuación. Por ejemplo, al escuchar a alguien hablar, el cerebro puede usar las palabras ya oídas para generar expectativas sobre lo que probablemente ocurra después.
Los científicos suelen estudiar este tipo de predicción sofisticada en personas despiertas y atentas. Encontrar evidencia de ello durante la anestesia general sugiere que, al menos algunos de los procesos neuronales subyacentes, pueden operar independientemente de la consciencia.
«Este tipo de codificación predictiva es algo que asociamos con estar despierto y atento, pero aquí está ocurriendo en un estado inconsciente», dijo el Dr. Benjamin Hayden, profesor de neurocirugía en Baylor.
¿Qué significa este descubrimiento para la consciencia?
Los hallazgos plantean preguntas importantes sobre cómo contribuye realmente la conciencia a la capacidad del cerebro para procesar información.
La consciencia se asocia generalmente con la percepción subjetiva, que incluye la experiencia de oír, pensar y comprender el mundo que nos rodea. Sin embargo, el estudio sugiere que algunos procesos neuronales implicados en la interpretación del lenguaje y la predicción de información futura pueden continuar incluso cuando la consciencia está ausente.
Esto no significa necesariamente que los pacientes anestesiados comprendieran conscientemente las historias que se les contaban. Más bien, indica que el cerebro puede llevar a cabo aspectos sorprendentemente complejos del procesamiento del lenguaje sin que la persona sea consciente de ello.
Esta distinción podría ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo surge la conciencia.
Una posibilidad es que la consciencia no dependa simplemente de si las regiones cerebrales individuales permanecen activas, sino de cómo se coordina y comparte la información a través de redes más amplias de regiones cerebrales.
Desde esta perspectiva, una estructura como el hipocampo podría seguir analizando información incluso cuando se interrumpe la comunicación más amplia entre las regiones cerebrales necesarias para la experiencia consciente.
Una sorprendente conexión entre el cerebro y la inteligencia artificial.
Este descubrimiento también pone de relieve una intrigante similitud entre la actividad cerebral humana y la inteligencia artificial (IA).
Los grandes modelos de lenguaje, la tecnología que hay detrás de muchos chatbots de IA modernos, generan texto utilizando patrones aprendidos a partir de enormes cantidades de datos lingüísticos para predecir lo que debería venir a continuación.
Los investigadores observaron una capacidad predictiva relacionada en el hipocampo, donde las señales neuronales reflejaban información sobre las palabras que estaban por venir incluso durante la inconsciencia.
Aunque los cerebros biológicos y los modelos de IA funcionan de maneras fundamentalmente diferentes, ambos pueden usar patrones del lenguaje para anticipar información futura. Estudiar estas similitudes puede ayudar a los científicos a comprender mejor cómo funciona la predicción en sistemas naturales y artificiales.
Los hallazgos también podrían tener implicaciones prácticas para las interfaces cerebro-computadora, que utilizan señales registradas del cerebro para comunicarse con dispositivos externos.
Una posible aplicación tiene que ver con las prótesis del habla, tecnologías diseñadas para ayudar a las personas a comunicarse cuando las lesiones o las afecciones neurológicas han afectado su capacidad para hablar.
Si los científicos logran identificar de forma fiable señales lingüísticas significativas en el cerebro, esas señales podrían utilizarse en el futuro para apoyar las tecnologías de comunicación para pacientes que han perdido la capacidad del habla.
«¿Podemos utilizar estas señales para implantar y controlar una prótesis de habla en algunas de las partes del cerebro dañadas por un derrame cerebral o una lesión? Estas son preguntas que ahora podemos plantearnos en relación con esta parte del cerebro», afirmó el Dr. Vigi Katlowitz, primer autor y residente de neurocirugía en Baylor.
Los científicos están replanteando los límites del cerebro inconsciente.
A pesar de los sorprendentes resultados, los investigadores recalcan que aún quedan varias preguntas sin respuesta.
Los experimentos se realizaron bajo un tipo específico de anestesia general, por lo que los resultados no pueden extrapolarse automáticamente a otros métodos anestésicos o estados de inconsciencia.
Tampoco está claro si se produce un procesamiento del lenguaje similar durante el sueño o el coma, dos estados que difieren significativamente de la inconsciencia inducida médicamente.
Otra limitación importante es que los investigadores se centraron en el hipocampo. Se necesitarán más estudios para determinar si existen capacidades similares en otras regiones del cerebro y cómo interactúan estas áreas en ausencia de consciencia.