Як мозок створює суб’єктивний досвід часу
Кожен у той чи інший момент відчував, що час справді «летить», коли ми веселимось. Чому він відчуває себе різним залежно від того, що ми з ним робимо? Нові дослідження досліджують неврологічні механізми, що формують суб’єктивний досвід часу.
Простір і час тісно пов’язані - не лише у фізиці, а й у мозку.
Цей інтимний зв’язок стає яснішим, коли ми подивимося, як наш мозок формує епізодичні спогади.
Епізодичні спогади - це автобіографічні спогади - тобто спогади про конкретні події, які трапилися з кимось у певний момент часу (і простір).
Пам’ять про той перший поцілунок або келих вина, яким ви поділилися з вашим другом минулого тижня, є прикладами епізодичних спогадів. На відміну від цього, семантичні спогади посилаються на загальну інформацію та факти, які наш мозок здатний зберігати.
Епізодичні спогади мають яскраво виражений компонент «де» та «коли», а нейронаукові дослідження показують, що область мозку, яка обробляє просторову інформацію, близька до тієї, що відповідає за досвід часу.
Зокрема, нове дослідження розкриває мережу клітин мозку, які кодують суб’єктивний досвід часу, і ці нейрони розташовані в області мозку, сусідній з тією, в якій інші нейрони кодують простір.
Нове дослідження було проведене дослідниками з Інституту системних неврологій Кавлі в Тронхеймі, Норвегія. Альберт Цао є провідним автором статті, яка зараз публікується в журналі Природа.
Нейрони, які змінюються з час
Більше десяти років тому двоє дослідників, які працювали над недавнім дослідженням - Мей-Брітт Мозер та Едвард Мозер - виявили мережу нейронів, званих сітчастими клітинами, які відповідали за кодування простору.
Ця область називається медіальною енторінальною корою. У новому дослідженні Цао та його колеги сподівались, що вони знайдуть подібну мережу клітин мозку, яка кодує час.
Отже, вони взялися дослідити нейрони в області мозку, яка прилягає до медіальної енторінальної кори (в якій були виявлені клітини сітки). Ця область називається бічною енторінальною корою (LEC).
Спочатку дослідники шукали зразок, але намагалися знайти його. "Сигнал весь час змінювався", - каже співавтор дослідження Едвард Мозер, професор Норвезького університету науки і технологій, також у Тронхеймі, Норвегія.
Отже, дослідники висунули гіпотезу, що, можливо, сигнал не просто змінювався з часом, а що він змінювався з час.
"Час [...] завжди унікальний і змінюється", - говорить професор Мозер. «Якби ця мережа справді кодувала час, сигнал повинен був би змінитися з час, щоб записати переживання як унікальні спогади ".
Отже, дослідники задумали вивчити активність сотень нейронів LEC в мозку гризунів.
Досвід впливає на сигнали кодування часу LEC
Для цього Цао та його колеги реєстрували нервову активність щурів годинами, протягом яких гризунів піддавали цілому ряду експериментів.
В одному з експериментів щури бігали по коробці, стінки якої змінили колір. Це повторювалося 12 разів, щоб тварини могли визначати “безліч часових контекстів” протягом експерименту.
Команда досліджувала нейрональну активність в ЛЕК, розрізняючи мозкову активність, яка фіксувала зміни кольору стінки, від тієї, яка фіксувала прогресування часу.
"Діяльність [нейронів] в LEC чітко визначила унікальний часовий контекст для кожної епохи досвіду на часовому шкалі хвилин", - пишуть автори.
Результати експерименту "вказують на LEC як на можливе джерело часової контекстної інформації, необхідної для формування епізодичної пам'яті в гіпокампі", додають дослідники.
В іншому експерименті щури могли вільно кочувати по просторах, вибираючи, які дії вживати, і які простори досліджувати, переслідуючи шматочки шоколаду. Цей сценарій повторили чотири рази.
Співавтор дослідження Йорген Шугар підсумовує висновки, кажучи: «Унікальність сигналу [нейронів] під час цього експерименту свідчить про те, що щур мав дуже добрий запис часу та часової послідовності подій протягом 2 годин експерименту».
"Ми змогли використати сигнал від мережі кодування часу, щоб точно відстежувати, коли в експерименті відбувалися різні події".
Йорген Цукор
Нарешті, третій експеримент зобов’язав гризунів піти більш структурованим шляхом, з більш обмеженими можливостями та меншим досвідом. За цим сценарієм щурам доводилося повертати ліворуч або праворуч у лабіринті, весь час шукаючи шоколад.
"Завдяки цій діяльності ми побачили, як сигнал, що кодує час, змінює характер з унікальних послідовностей у часі на повторюваний і частково перекривається шаблон", - пояснює Цао.
"З іншого боку, - продовжує він, - сигнал часу став більш точним і передбачуваним під час повторюваного завдання".
"Дані свідчать про те, що щур чітко розумів тимчасовість під час кожного кола, але погано розумів час від кола до кола і від початку до кінця протягом експерименту".
Як нейрони LEC кодують досвід
За словами авторів дослідження, "Коли досвід тварин обмежувався поведінковими завданнями, щоб стати подібними під час повторних випробувань, кодування тимчасового потоку між випробуваннями було зменшено, тоді як кодування часу відносно початку випробувань було покращено".
Як роблять висновок Цао та його колеги, "Результати свідчать про те, що популяції нейронів [LEC] представляють час за своєю суттю через кодування досвіду".
Іншими словами, кажуть дослідники, "нейронний годинник" LEC працює, організовуючи досвід у точну послідовність різних подій.
“Наше дослідження показує, як мозок осмислює час, коли переживається подія […] Мережа не чітко кодує час. Те, що ми вимірюємо, - це, скоріше, суб’єктивний час, що випливає з поточного досвіду ”.
Альберт Цао
На думку вчених, висновки свідчать про те, що, змінюючи діяльність та досвід, можна змінити сигнал часу, що подається нейронами LEC. Це, в свою чергу, змінює наше сприйняття часу.
Нарешті, результати свідчать про те, що епізодичні спогади формуються шляхом інтеграції просторової інформації з медіальної енторінальної кори з інформацією від LEC в гіпокампі.
Це дозволяє "гіпокампу зберігати єдине уявлення про те, що, де і коли".
