Kā smadzenes rada subjektīvo laika pieredzi
Visi vienā vai otrā brīdī ir sajutuši, ka laiks patiešām “lido”, kad mums ir jautri. Kāpēc tas jūtas atšķirīgs atkarībā no tā, ko mēs ar to darām? Jauns pētījums izskata neiroloģiskos mehānismus, kas veido laika subjektīvo pieredzi.
Telpa un laiks ir cieši saistīti - ne tikai fizikā, bet arī smadzenēs.
Šī intīmā saikne kļūst skaidrāka, kad mēs ieskatāmies, kā mūsu smadzenes veido epizodiskas atmiņas.
Epizodiskās atmiņas ir autobiogrāfiskas atmiņas - tas ir, atmiņas par konkrētiem notikumiem, kas notika ar kādu noteiktā laika (un telpas) brīdī.
Atmiņa par šo pirmo skūpstu vai vīna glāzi, kuru pagājušajā nedēļā dalījāties ar savu draugu, abi ir epizodisku atmiņu piemēri. Turpretī semantiskās atmiņas attiecas uz vispārīgu informāciju un faktiem, kurus mūsu smadzenes spēj saglabāt.
Epizodiskajām atmiņām ir izteikta sastāvdaļa “kur” un “kad”, un neirozinātniski pētījumi liecina, ka smadzeņu zona, kas apstrādā telpisko informāciju, ir tuvu tai, kas atbildīga par laika pieredzi.
Konkrēti, jauns pētījums atklāj smadzeņu šūnu tīklu, kas kodē subjektīvo laika pieredzi, un šie neironi atrodas smadzeņu zonā, kas atrodas blakus tai, kurā citi neironi kodē telpu.
Jauno pētījumu veica pētnieki Kavli Sistēmu neirozinātņu institūtā Trondheimā, Norvēģijā. Alberts Tsao ir šī raksta galvenais autors, kas tagad tiek publicēts žurnālā Daba.
Neironi, kas mainās ar laiks
Pirms vairāk nekā desmit gadiem divi pētnieki, kas strādāja pie nesenā pētījuma - Meja-Brita Mosere un Edvards Mosers - atklāja neironu tīklu, ko sauc par režģa šūnām un kuri bija atbildīgi par kosmosa kodēšanu.
Šo zonu sauc par mediālo entorhinālo garozu. Jaunajā pētījumā Tsao un viņa kolēģi cerēja, ka viņi atradīs līdzīgu smadzeņu šūnu tīklu, kas kodē laiku.
Tātad viņi nolēma izpētīt neironus smadzeņu zonā, kas atrodas blakus mediālajai entorhinālajai garozai (kurā tika atklātas režģa šūnas). Šo zonu sauc par sānu entorhinālo garozu (LEC).
Sākumā pētnieki meklēja modeli, bet ar grūtībām to atrada. "Signāls visu laiku mainījās," saka pētījuma līdzautors Edvards Mosers, Norvēģijas Zinātnes un tehnoloģijas universitātes profesors arī Trondheimā, Norvēģijā.
Tātad, pētnieki izvirzīja hipotēzi, ka varbūt signāls laika gaitā nemainījās, bet arī mainījās ar laiks.
"Laiks […] vienmēr ir unikāls un mainīgs," saka prof. Mosers. “Ja šis tīkls patiešām kodētu laiku, signālam būtu jāmainās ar laiku, lai ierakstītu pieredzi kā unikālas atmiņas. ”
Tātad, pētnieki nolēma pārbaudīt simtiem LEC neironu darbību grauzēju smadzenēs.
Pieredze ietekmē LEC laika kodēšanas signālus
Lai to izdarītu, Tsao un viņa kolēģi stundām ilgi reģistrēja žurku neironu aktivitāti, šajā laikā grauzējiem tika veikti dažādi eksperimenti.
Vienā eksperimentā žurkas skrēja apkārt kastē, kuras sienas mainīja krāsu. Tas tika atkārtots 12 reizes, lai dzīvnieki eksperimenta laikā varētu definēt “vairākus laika apstākļus”.
Komanda pārbaudīja neironu aktivitāti LEC, nošķirot smadzeņu darbību, kas reģistrēja sienas krāsas izmaiņas, no laika progresēšanas.
"[Neironu] darbība LEC skaidri definēja unikālu laika kontekstu katram pieredzes laikmetam minūšu laikā," raksta autori.
Eksperimenta rezultāti "norāda uz LEC kā iespējamo laika konteksta informācijas avotu, kas nepieciešams epizodiskai atmiņas veidošanai hipokampā", piebilst pētnieki.
Citā eksperimentā žurkas varēja brīvi klīst pa atklātām telpām, izvēloties, kuras darbības veikt un kuras izpētīt, meklējot šokolādes gabaliņus. Šis scenārijs tika atkārtots četras reizes.
Pētījuma līdzautors Jorgens Cukurs apkopo secinājumus, sakot: "[Neironu] laika signāla unikalitāte šī eksperimenta laikā liecina, ka žurkām bija ļoti laba laika un laika notikumu secība visu 2 stundu laikā, kamēr eksperiments ilga."
"Mēs varējām izmantot laika kodēšanas tīkla signālu, lai precīzi izsekotu, kad eksperimentā ir notikuši dažādi notikumi."
Jorgens Cukurs
Visbeidzot, trešais eksperiments uzlika grauzējiem pienākumu iet strukturētāku ceļu ar ierobežotākām iespējām un mazāk pieredzes. Šajā scenārijā žurkām labirintā bija jāgriežas vai nu pa kreisi, vai pa labi, visu laiku meklējot šokolādi.
"Veicot šo darbību, mēs redzējām, ka laika kodēšanas signāla raksturs mainās no unikālām secībām laikā uz atkārtotu un daļēji pārklāšanos," skaidro Tsao.
"No otras puses," viņš turpina, "atkārtotā uzdevuma laikā laika signāls kļuva precīzāks un paredzamāks."
"Dati liecina, ka žurkām katra apļa laikā bija izsmalcināta izpratne par īslaicīgumu, bet visa eksperimenta laikā slikta laika izpratne no apļa līdz aplim un no sākuma līdz beigām."
Kā LEC neironi kodē pieredzi
Saskaņā ar pētījuma autoru teikto: "Kad uzvedības uzdevumi ierobežoja dzīvnieku pieredzi, lai atkārtotu izmēģinājumu laikā tie kļūtu līdzīgi, tika samazināta laika plūsmas kodēšana visos izmēģinājumos, savukārt laika kodēšana attiecībā pret izmēģinājumu sākumu tika uzlabota."
Kā secina Tsao un viņa kolēģi: "Atzinumi liecina, ka [LEC] neironu populācijas būtībā atspoguļo laiku, izmantojot pieredzes kodēšanu."
Citiem vārdiem sakot, saka pētnieki, LEC “neironu pulkstenis” darbojas, organizējot pieredzi precīzā, atšķirīgu notikumu secībā.
“Mūsu pētījums atklāj, kā smadzenes saprot laiku, kad tiek piedzīvots notikums […] Tīkls nav skaidri kodējis laiku. Tas, ko mēs mēra, drīzāk ir subjektīvs laiks, kas iegūts no notiekošās pieredzes plūsmas. ”
Alberts Tsao
Pēc zinātnieku domām, atklājumi liecina, ka, mainot aktivitātes un pieredzi, var mainīt LEC neironu doto laika signālu. Tas savukārt maina to, kā mēs uztveram laiku.
Visbeidzot, rezultāti liecina, ka epizodiskas atmiņas veidojas, integrējot telpisko informāciju no mediālās entorhinal garozas ar informāciju no LEC hipokampā.
Tas ļauj “hipokampam saglabāt vienotu priekšstatu par to, kas, kur un kad”.
