Kaip smegenys kuria subjektyvų laiko išgyvenimą
Visi vienu ar kitu metu pajuto, kad laikas iš tikrųjų „skrenda“, kai mes linksminamės. Kodėl jaučiasi kitaip, atsižvelgiant į tai, ką su juo darome? Nauji tyrimai tiria neurologinius mechanizmus, kurie formuoja subjektyvų laiko patyrimą.
Erdvė ir laikas yra glaudžiai susiję - ne tik fizikoje, bet ir smegenyse.
Šis intymus ryšys tampa aiškesnis, kai žvelgiame į tai, kaip mūsų smegenys formuoja epizodinius prisiminimus.
Epizodiniai prisiminimai yra autobiografiniai prisiminimai - tai yra prisiminimai apie konkrečius įvykius, įvykusius kažkam konkrečiu laiko (ir erdvės) momentu.
To pirmojo bučinio ar taurės vyno, kurį praeitą savaitę pasidalijote su draugu, prisiminimas yra abu epizodinių prisiminimų pavyzdžiai. Priešingai, semantiniai prisiminimai reiškia bendrą informaciją ir faktus, kuriuos sugeba saugoti mūsų smegenys.
Epizodiniai prisiminimai turi ryškų komponentą „kur“ ir „kada“, o neuromoksliniai tyrimai rodo, kad smegenų sritis, apdorojanti erdvinę informaciją, yra artima toms, kurios atsakingos už laiko patirtį.
Konkrečiai, naujas tyrimas atskleidžia smegenų ląstelių tinklą, kuris koduoja subjektyvų laiko patyrimą, o šie neuronai yra smegenų srityje, esančioje greta tos, kurioje kiti neuronai koduoja erdvę.
Naują tyrimą atliko mokslininkai iš Kavli sistemos neuromokslų instituto Trondheime, Norvegijoje. Albertas Tsao yra pagrindinis šio straipsnio, kuris dabar publikuojamas žurnale, autorius Gamta.
Neuronai, kurie keičiasi su laikas
Daugiau nei prieš dešimtmetį du tyrėjai, dirbę prie neseniai atlikto tyrimo - May-Brittas Moseris ir Edvardas Moseris - atrado neuronų tinklą, vadinamą tinklo ląstelėmis, kurie buvo atsakingi už kosmoso kodavimą.
Ši sritis vadinama medialine vidurinės žievės dalimi. Naujame tyrime Tsao ir jo kolegos tikėjosi, kad ras panašų smegenų ląstelių tinklą, kuris koduoja laiką.
Taigi, jie ėmėsi tirti smegenų srities neuronus, esančius greta medialinės vidurinės žievės (kurioje buvo aptiktos tinklelio ląstelės). Ši sritis vadinama šonine vidurinės žievės dalimi (LEC).
Iš pradžių tyrėjai ieškojo modelio, tačiau stengėsi jį rasti. „Signalas visą laiką keitėsi“, - sako tyrimo bendraautorius Edvardas Moseris, Norvegijos mokslo ir technologijos universiteto, taip pat Trondheimo, Norvegijos, profesorius.
Taigi, mokslininkai iškėlė hipotezę, kad galbūt signalas laikui bėgant pasikeitė ne tik, bet ir pasikeitė su laikas.
„Laikas […] visada yra unikalus ir kintantis“, - sako prof. Moseris. „Jei šis tinklas tikrai koduotų laiką, signalas turėtų pasikeisti su laiko, kad patirtis būtų užfiksuota kaip unikalus prisiminimas “.
Taigi, mokslininkai nusprendė ištirti šimtų LEC neuronų veiklą graužikų smegenyse.
Patirtis turi įtakos LEC laiko kodavimo signalams
Norėdami tai padaryti, Tsao ir jo kolegos valandų valandas fiksavo žiurkių nervinį aktyvumą, tuo metu graužikams buvo atliekami įvairūs eksperimentai.
Vieno eksperimento metu žiurkės lakstė dėžėje, kurios sienos pakeitė spalvą. Tai buvo pakartota 12 kartų, kad gyvūnai viso eksperimento metu galėtų apibrėžti „kelis laiko kontekstus“.
Komanda ištyrė neuronų aktyvumą LEC, išskirdama smegenų veiklą, kuri fiksavo sienų spalvos pokyčius, nuo laiko progresavimo.
„[Neuronalinė] veikla LEC aiškiai apibrėžė unikalų laiko kontekstą kiekvienai patyrimo epochai minučių laiko juostoje“, - rašo autoriai.
Eksperimento rezultatai „nurodo LEC kaip galimą laiko konteksto informacijos šaltinį, reikalingą epizodiniam atminties formavimui hipokampe“, priduria tyrėjai.
Kito eksperimento metu žiurkės galėjo laisvai klajoti po atviras erdves, pasirinkdamos, kokius veiksmus atlikti ir kokias erdves tyrinėti, siekdamos šokolado gabaliukų. Šis scenarijus buvo pakartotas keturis kartus.
Tyrimo bendraautorius Jørgenas Sugaras apibendrina išvadas sakydamas: „[Neuroninio] laiko signalo unikalumas šio eksperimento metu rodo, kad žiurkė turėjo labai gerą laiko ir laiko įvykių seką per visas 2 valandas, kurias truko eksperimentas“.
"Mes galėjome naudoti laiko kodavimo tinklo signalą, kad tiksliai nustatytume, kada eksperimente įvyko įvairūs įvykiai."
Jørgenas Cukrus
Galiausiai trečiasis eksperimentas privertė graužikus eiti labiau struktūrizuotu keliu, turint ribotesnes galimybes ir mažiau patirties. Pagal šį scenarijų žiurkės turėjo pasisukti į kairę arba į dešinę labirinte, visą laiką ieškodamos šokolado.
"Vykdydami šią veiklą matėme laiko kodavimo signalo charakterio keitimą iš unikalių sekų laike į pasikartojantį ir iš dalies sutampantį modelį", - paaiškina Tsao.
„Kita vertus, - tęsia jis, - kartojant užduotį laiko signalas tapo tikslesnis ir nuspėjamesnis.“
"Duomenys rodo, kad žiurkė kiekvieno rato metu suprato tobulai laikinumą, tačiau viso eksperimento metu blogai suprato laiką nuo rato iki rato ir nuo pradžios iki pabaigos."
Kaip LEC neuronai koduoja patirtį
Pasak tyrimo autorių, „Kai pakartotinių bandymų metu gyvūnų elgesio užduotys apribojo gyvūnų patirtį, kad jie taptų panašūs, sumažėjo bandymų laiko srauto kodavimas, o laiko kodavimas, palyginti su tyrimų pradžia, buvo pagerintas“.
Kaip daro išvadą Tsao ir jo kolegos, „Iš išvadų matyti, kad [LEC] neuronų populiacijos savaime reprezentuoja laiką per kodavimo patirtį“.
Kitaip tariant, sako mokslininkai, LEC „neuroninis laikrodis“ veikia organizuodamas patirtį į tikslią skirtingų įvykių seką.
„Mūsų tyrimas atskleidžia, kaip smegenys įprasmina laiką, kai išgyvenamas įvykis […] Tinklas aiškiai nekoduoja laiko. Tai, ką mes matuojame, yra subjektyvus laikas, gaunamas iš nuolatinio patirties srauto “.
Albertas Tsao
Pasak mokslininkų, išvados rodo, kad pakeitus veiklą ir patirtį galima pakeisti LEC neuronų duotą laiko signalą. Tai savo ruožtu keičia tai, kaip mes suvokiame laiką.
Galiausiai rezultatai rodo, kad epizodiniai prisiminimai susidaro integruojant erdvinę informaciją iš medialinės entorinalinės žievės su informacija iš LEC hipokampe.
Tai leidžia „hipokampui išsaugoti vieningą vaizdą, kas, kur ir kada“.
