Le cerveau humain est beaucoup plus actif dans un état d’inconscience que la science ne le croyait auparavant. Une étude publiée ce mercredi dans la revue Nature montre que les gens continuent d'analyser le monde qui les entoure même lorsqu'ils sont complètement anesthésiés.
Pour arriver à cette conclusion, une équipe de chercheurs américains a enregistré pour la première fois l’activité neuronale de centaines de neurones individuels dans l’hippocampe (la partie du cerveau associée à la mémoire) alors que des patients étaient sous anesthésie générale lors d’opérations chirurgicales contre l’épilepsie.
Ils ont choisi cette chirurgie parce qu’elle leur permettait d’accéder à cette partie spécifique du cerveau. Et pour mesurer l'activité neuronale dans cette zone, ils se sont tournés vers la nouvelle génération de « Neuropixels », des sondes miniatures en silicium capables d'enregistrer l'activité des neurones avec une grande précision.
Cette technique leur a permis de collecter des données sur la façon dont le cerveau traite le son et le langage dans un état de non-conscience, comme une anesthésie générale.
L'étude a commencé avec des patients exposés à des sons répétitifs parfois interrompus par un son différent.
Les chercheurs ont découvert que les neurones de l’hippocampe pouvaient distinguer ces tonalités inhabituelles et que cette capacité s’améliorait avec le temps, ce qui suggère que l’apprentissage et la plasticité neuronale se poursuivent pendant l’anesthésie.
Ensuite, les scientifiques ont réalisé une expérience plus complexe en diffusant de courtes histoires audio aux patients tout en enregistrant leurs réponses neuronales.
Le résultat était que, malgré l’anesthésie, l’hippocampe continuait à traiter le langage qu’il entendait en temps réel.
L'activité neuronale a montré la capacité du cerveau à différencier les parties du discours, telles que les noms, les verbes et les adjectifs, sur la base de ses propres schémas.
Capacité à anticiper dans l'inconscience
Et les chercheurs ont découvert quelque chose d’encore plus surprenant : des signaux neuronaux pouvaient prédire les mots suivants dans une phrase.
« Le cerveau semble anticiper la suite d'une histoire, même sans en avoir conscience », explique l'un des auteurs, Sameer Sheth, scientifique au Duncan Neurological Research Institute de l'hôpital pour enfants du Texas.
« Ce type de codage prédictif est quelque chose que nous associons au fait d'être éveillé et attentif, mais nous avons vu qu'il se produit également dans un état inconscient », explique un autre auteur, Benjamin Hayden, professeur de neurochirurgie à la Baylor School of Medicine de Houston, au Texas.
« Nos résultats montrent que le cerveau est beaucoup plus actif et capable pendant l'inconscience qu'on ne le pensait auparavant. Tout indique que les fonctions cognitives, telles que la compréhension et la prédiction du langage, ne nécessitent pas de conscience », explique Sheth.
Au lieu de cela, la conscience pourrait dépendre d’une coordination plus large entre les régions du cerveau, plutôt que d’une activité au sein d’une structure unique comme l’hippocampe.
Similitudes avec les modèles d'IA
Cette activité reflète également le comportement prédictif observé en intelligence artificielle (IA). « La capacité du cerveau à prédire les mots à venir est similaire à la manière dont les grands modèles de langage machine génèrent du texte », explique Sheth.
1/7 | Les 7 maux qui sabotent votre cerveau. 1. La paresse numérique, l'ennemi de la concentration : L'addiction à la gratification instantanée nous divertit en défilant sans fin sur les réseaux sociaux, en consommant passivement du contenu ou en sautant constamment entre les tâches. Cela détruit la capacité de se concentrer profondément. -Shutterstock
Cela pourrait constituer une étape vers le développement et le perfectionnement de nouvelles technologies de communication, telles que les prothèses vocales pour les personnes incapables de parler.
« Pouvons-nous utiliser ces signaux pour mettre en œuvre et lancer une prothèse vocale pour certaines parties du cerveau endommagées par un accident vasculaire cérébral ou une blessure ? Ce sont des questions que nous pouvons désormais nous poser », affirment les auteurs.
Ils reconnaissent cependant que leurs résultats sont spécifiques à un type d’anesthésie et peuvent ne pas s’appliquer à d’autres états d’inconscience, comme le sommeil ou le coma. De plus, cette étude n’a analysé qu’une seule région du cerveau et on ne sait pas dans quelle mesure ces processus sont répandus dans d’autres.
« Ces travaux nous poussent à repenser ce que signifie être conscient. Le cerveau fait bien plus en coulisses que ce que nous, scientifiques, comprenons jusqu'à présent », conclut Sheth.
