I ricercatori del Baylor College of Medicine hanno scoperto che il cervello umano può continuare a svolgere compiti linguistici sorprendentemente complessi anche quando una persona è completamente incosciente sotto anestesia generale.
I risultati, pubblicati su Nature , mettono in discussione convinzioni consolidate sul rapporto tra coscienza e cognizione. Offrono inoltre nuove prospettive che potrebbero plasmare la ricerca futura su memoria, linguaggio e interfacce cervello-computer.
“I nostri risultati dimostrano che il cervello è molto più attivo e capace durante l’incoscienza di quanto si pensasse in precedenza”, ha affermato il dottor Sameer Sheth, professore e titolare della cattedra Cullen Foundation di neurochirurgia e McNair Scholar presso la Baylor University. “Anche quando i pazienti sono completamente anestetizzati, il loro cervello continua ad analizzare il mondo che li circonda.”
Registrazione dell’attività cerebrale durante l’anestesia
Per indagare le capacità del cervello inconscio, Sheth e i suoi colleghi hanno registrato l’attività di centinaia di singoli neuroni nell’ippocampo, una regione cerebrale coinvolta nella memoria. Le registrazioni sono state effettuate mentre i pazienti sottoposti a intervento chirurgico per l’epilessia erano sotto anestesia generale. Queste procedure hanno offerto ai ricercatori una rara opportunità di studiare direttamente questa parte del cervello.
Il team ha utilizzato sonde Neuropixels, una tecnologia avanzata mai impiegata prima nell’ippocampo per questo tipo di ricerca. Ciò ha permesso loro di osservare come il cervello reagiva ai suoni e al linguaggio anche quando i pazienti non ne erano consapevoli.
Il cervello continuava a elaborare il linguaggio
Il primo esperimento ha esposto i pazienti a una serie di toni ripetuti con occasionali suoni inaspettati intercalati. I ricercatori hanno scoperto che i neuroni nell’ippocampo rilevavano costantemente questi toni insoliti. Ancora più interessante, il cervello è diventato più abile nel riconoscerli nel tempo, suggerendo che l’apprendimento o la plasticità neurale continuavano ad avere luogo anche durante l’anestesia.
I ricercatori hanno poi aumentato la complessità dell’esperimento riproducendo brevi storie e continuando a registrare l’attività cerebrale. L’ippocampo ha mostrato chiare evidenze di elaborazione del linguaggio in tempo reale. I modelli di attività neurale hanno rivelato che il cervello è in grado di distinguere diverse parti del discorso, tra cui nomi, verbi e aggettivi.
Il team ha fatto anche un’altra scoperta sorprendente. I segnali neurali potrebbero essere utilizzati per prevedere le parole che verranno pronunciate prima che vengano dette.
“Il cervello sembra anticipare ciò che accadrà dopo in una storia, anche senza che ne siamo consapevoli”, ha affermato Sheth, che è anche direttore dei laboratori della Gordon and Mary Cain Pediatric Neurology Research Foundation all’interno del Duncan Neurological Research Institute del Texas Children’s Hospital.
“Questo tipo di codifica predittiva è qualcosa che associamo allo stato di veglia e attenzione, eppure qui avviene in uno stato di incoscienza”, ha affermato il dottor Benjamin Hayden, professore di neurochirurgia alla Baylor University.
Ripensare la coscienza
I risultati suggeriscono che importanti capacità cognitive, tra cui la comprensione del linguaggio e la previsione, potrebbero non dipendere dalla consapevolezza cosciente. Piuttosto, la coscienza stessa potrebbe derivare dalla comunicazione tra diverse regioni cerebrali, anziché dall’attività di una singola area come l’ippocampo.
I ricercatori hanno inoltre notato somiglianze tra il comportamento predittivo del cervello e l’intelligenza artificiale (IA). Proprio come i grandi modelli linguistici generano testo anticipando la parola successiva, l’ippocampo sembra fare previsioni simili durante l’elaborazione del linguaggio. Comprendere questi principi condivisi potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio sia l’intelligenza biologica che quella artificiale.
Questo lavoro potrebbe inoltre contribuire allo sviluppo di future tecnologie di comunicazione, comprese le protesi vocali progettate per le persone che hanno perso la capacità di parlare.
“Possiamo utilizzare questi segnali per installare e gestire una protesi vocale per alcune aree del cervello danneggiate da ictus o traumi? Queste sono domande a cui ora possiamo rispondere in relazione a questa parte del cervello”, ha affermato il dottor Vigi Katlowitz, primo autore e specializzando in neurochirurgia presso il Baylor.
Sono necessarie ulteriori ricerche
I ricercatori avvertono che i risultati devono essere interpretati con cautela. Lo studio ha esaminato un solo tipo di anestesia generale, quindi i risultati potrebbero non essere applicabili ad altri stati di incoscienza come il sonno o il coma. Inoltre, la ricerca si è concentrata su una singola regione cerebrale e non è ancora chiaro quanto ampiamente questi processi si verifichino in tutto il cervello.
“Questo lavoro ci spinge a ripensare cosa significhi essere coscienti”, ha affermato Sheth. “Il cervello fa molto di più dietro le quinte di quanto comprendiamo appieno.”
Abstract
La coscienza è una componente fondamentale della cognizione ma il grado in cui il riconoscimento di modelli di ordine superiore si basa su di esso rimane oggetto di dibattito. In questo studio dimostriamo la persistenza della discriminazione di elementi anomali, dell’elaborazione semantica e della previsione online in individui sottoposti a perdita di coscienza indotta da anestesia generale. Utilizzando microelettrodi Neuropixels ad alta densità. Registrando l’attività neurale sia delle singole unità che dei potenziali di campo locali nell’ippocampo umano mentre riproducevamo una serie di toni a pazienti anestetizzati, abbiamo scoperto che i neuroni ippocampali e le oscillazioni locali mantenevano una certa capacità di rilevamento dei toni anomali. Questa dimensione dell’effetto aumentava nel corso dell’esperimento (circa 10 minuti), dimostrando plasticità rappresentazionale. Un modello di rete neurale ricorrente biologicamente plausibile ha mostrato che l’apprendimento e la rappresentazione dei toni anomali sono una proprietà emergente della discriminazione flessibile dei toni. Inoltre, quando riproducevamo stimoli linguistici, le singole unità e i potenziali di campo locali trasportavano informazioni sulle caratteristiche semantiche e grammaticali del linguaggio naturale, arrivando persino a predire informazioni semantiche sulle parole successive. Insieme, questi risultati indicano che nell’ippocampo, che è anatomicamente e funzionalmente distante dalle cortecce sensoriali primarie 7 L’elaborazione complessa degli stimoli sensoriali avviene anche nello stato inconscio.
Materials provided by Baylor College of Medicine. Note: Content may be edited for style and length.
Kalman A. Katlowitz, Eric R. Cole, Elizabeth A. Mickiewicz, Shraddha Shah, Melissa Franch, Joshua A. Adkinson, James L. Belanger, Raissa K. Mathura, Domokos Meszéna, Matthew McGinley, William Muñoz, Garrett P. Banks, Sydney S. Cash, Chih-Wei Hsu, Angelique C. Paulk, Nicole R. Provenza, Andrew J. Watrous, Ziv Williams, Alica M. Goldman, Vaishnav Krishnan, Atul Maheshwari, Sarah R. Heilbronner, Robert Kim, Nuttida Rungratsameetaweemana, Benjamin Y. Hayden, Sameer A. Sheth. Plasticity and language in the anaesthetized human hippocampus. Nature, 2026; 654 (8119): 714 DOI: 10.1038/s41586-026-10448-0
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