Hipocampo processa linguagem sob anestesia sem consciência

Durante muito tempo, os cientistas partiram do princípio de que o processamento linguístico sofisticado - aquele que separa nomes de verbos, atribui significado às palavras e antecipa o que vem a seguir - depende de um cérebro consciente.

Um novo conjunto de resultados indica, no entanto, que o cérebro não precisa de “acordar” para começar a trabalhar.

Com doentes completamente sedados em cirurgia, neurónios localizados em profundidade no hipocampo estiveram a classificar palavras, a extrair significado e a estimar o próximo passo da narrativa.

Dentro da sala de operações

O estudo foi realizado por uma equipa liderada pelo Dr. Sameer Sheth, neurocirurgião e professor no Baylor College of Medicine (BCM). Todos os participantes já se encontravam no bloco operatório para cirurgia de epilepsia.

Antes de os médicos removerem uma porção do lobo temporal com o objectivo de travar as crises, os investigadores introduziram no hipocampo - um centro de memória situado no interior desse tecido - uma sonda finíssima chamada Neuropixels.

Esta sonda regista, em simultâneo, a actividade de centenas de neurónios individuais.

No total, em sete doentes, a equipa recolheu sinais de 651 células enquanto os participantes permaneciam sob anestesia geral, mantida com propofol, um sedativo cirúrgico amplamente utilizado.

À procura de “intrusos” no som

O primeiro ensaio foi directo. Altifalantes próximos do doente reproduziam uma sequência contínua de tons idênticos, interrompida ocasionalmente por um tom de altura diferente - um “intruso”.

Em pessoas acordadas, o cérebro costuma detectar esse tipo de desvio. A questão era saber se o mesmo aconteceria sob anestesia. A resposta foi afirmativa.

A maioria das células reagiu aos tons, e uma fracção relevante disparou de forma distinta quando surgia o tom intruso.

Assim, apesar de o hipocampo estar longe do principal centro de processamento auditivo, estava a acompanhar o padrão.

Um sinal que se intensificou

O passo seguinte foi o mais inesperado. Ao longo dos 10 minutos da experiência, a resposta ao tom intruso ficou mais forte, em vez de diminuir.

Ou seja, a capacidade do cérebro para distinguir o tom invulgar do tom repetido parecia ter melhorado.

Normalmente, este tipo de alteração é descrito como aprendizagem. Ninguém tinha observado um hipocampo humano a mostrar este efeito sob anestesia, e uma revisão anterior da área não o teria antecipado.

O achado apanhou a equipa de surpresa.

“Mesmo quando os doentes estão totalmente anestesiados, os seus cérebros continuam a analisar o mundo à sua volta”, afirmou Sheth.

Processamento de palavras durante a inconsciência

Depois, a equipa avançou para um teste mais exigente. Em vez de tons, quatro doentes ouviram, ainda sob anestesia, histórias em formato de podcast do The Moth Radio Hour - discurso narrativo real, com frases completas e relatos na primeira pessoa.

O hipocampo não “desligou”. Neurónios individuais apresentaram padrões de disparo distintos consoante a palavra, apesar de os doentes não terem qualquer consciência do áudio.

Quando os investigadores compararam os registos neuronais com as transcrições, verificaram que os sinais continham informação linguística verdadeira.

Algumas células separavam nomes de não-nomes. Outras aproximavam semanticamente palavras como “cão” e “gato” mais do que “cão” e “caneta”.

Ainda mais marcante: as respostas do cérebro inconsciente eram quase tão fortes como as observadas em doentes acordados e atentos a ouvir histórias semelhantes.

Até aqui, a área assumia que um nível deste tipo de processamento da linguagem exigia plena consciência. Ao que parece, não.

Antecipar o que vem a seguir

Os investigadores avaliaram ainda se os padrões de disparo transportavam informação sobre palavras que o doente ainda não tinha ouvido - e transportavam.

Pela primeira vez em humanos anestesiados, o hipocampo foi observado a fazer algo que se assemelha a codificação preditiva em tempo real, construindo expectativas sobre o que surgiria a seguir numa história.

Ainda não é claro se isto corresponde a uma previsão genuína ou apenas ao modo como o contexto molda a resposta de cada célula, mas o sinal em si foi inequivocamente real.

O Dr. Benjamin Hayden, professor de neurocirurgia em Baylor e autor sénior do estudo, também comentou o resultado.

“Este tipo de codificação preditiva é algo que associamos a estar acordado e atento, e ainda assim está a acontecer aqui num estado inconsciente”, disse o Dr. Hayden.

Uma nova perspectiva sobre a consciência

Estes dados desafiam a visão dominante de que processamento de alto nível - significado, previsão, aprendizagem - exige uma mente consciente por detrás. Um estudo anterior defendeu esse argumento de forma explícita.

O que aqui se sugere é que o hipocampo consegue fazer grande parte desse trabalho mesmo sem “ninguém em casa”.

Então, o que é a consciência? Segundo os autores, talvez não dependa da actividade de uma única região.

Em alternativa, poderá assentar na forma como as regiões comunicam entre si - coordenação à escala de todo o cérebro, e não o funcionamento isolado de uma parte.

Limitações do estudo

O estudo incluiu apenas sete doentes, todos submetidos a cirurgia por epilepsia resistente a fármacos, o que torna a amostra simultaneamente pequena e clínica - longe do tipo de população necessária para tirar conclusões gerais.

Além disso, apenas foi testado o propofol. Continua por saber se padrões semelhantes surgem com outros anestésicos ou em estados de inconsciência como o sono e o coma.

Se os neurónios do hipocampo conseguem descodificar palavras e antecipar o que se segue, esse sinal pode vir a ser útil noutras aplicações.

Direcções para investigação futura

A Dra. Vigi Katlowitz, médica interna de neurocirurgia em Baylor e primeira autora do artigo, vê aqui uma oportunidade para próteses de fala.

Dispositivos desse tipo poderiam devolver a voz a pessoas que a perderam devido a AVC ou lesão, recorrendo a regiões cerebrais que antes eram consideradas demasiado afastadas da linguagem.

Em paralelo, um estudo separado em doentes acordados já começou a mapear esse território.

O resultado central mantém-se: o hipocampo realiza análise linguística sofisticada sem consciência.

Para médicos preocupados com a consciência intraoperatória, surgem novas perguntas; para engenheiros que desenvolvem dispositivos neurais, há uma nova região a ponderar.