Kako možgani ustvarjajo subjektivno izkušnjo časa
Vsi so v eni ali drugi točki začutili, da čas resnično "leti", ko se zabavamo. Zakaj se počuti drugače, odvisno od tega, kaj z njim počnemo? Nova raziskava preučuje nevrološke mehanizme, ki tvorijo subjektivno izkušnjo časa.
Prostor in čas sta tesno povezana - ne samo v fiziki, ampak tudi v možganih.
Ta intimna povezava postane jasnejša, ko si ogledamo, kako naši možgani tvorijo epizodne spomine.
Epizodni spomini so avtobiografski spomini - torej spomini na določene dogodke, ki so se nekomu zgodili v določenem času (in prostoru).
Spomin na prvi poljub ali na kozarec vina, ki ste ga prejšnji teden delili s prijateljem, sta oba primera epizodnih spominov. Nasprotno pa se pomenski spomini nanašajo na splošne informacije in dejstva, ki jih lahko shranijo naši možgani.
Epizodni spomini imajo izrazito komponento "kje" in "kdaj", nevroznanstvene raziskave pa kažejo, da je področje možganov, ki obdeluje prostorske informacije, blizu tistemu, ki je odgovoren za izkušnjo časa.
Nova študija natančneje razkriva mrežo možganskih celic, ki kodirajo subjektivno izkušnjo časa, ti nevroni pa se nahajajo v možganskem območju, ki je sosednje tistemu, v katerem drugi nevroni kodirajo prostor.
Novo študijo so izvedli raziskovalci na Kavlijevem inštitutu za sistemsko nevroznanost v Trondheimu na Norveškem. Albert Tsao je glavni avtor članka, ki je zdaj objavljen v reviji Narava.
Nevroni, ki se spreminjajo s čas
Pred več kot desetletjem sta dva raziskovalca, ki sta delala na nedavni študiji - May-Britt Moser in Edvard Moser - odkrila mrežo nevronov, imenovanih mrežne celice, ki so bile odgovorne za kodiranje prostora.
To področje se imenuje medialna entorinalna skorja. V novi študiji so Tsao in sodelavci upali, da bodo našli podobno mrežo možganskih celic, ki kodira čas.
Tako so se lotili raziskovanja nevronov v možganskem območju, ki je v bližini medialne entorinalne skorje (v kateri so bile odkrite mrežne celice). To območje se imenuje stranska entorinalna skorja (LEC).
Sprva so raziskovalci iskali vzorec, vendar so se trudili, da bi ga našli. "Signal se je ves čas spreminjal," pravi soavtor študije Edvard Moser, profesor na Norveški univerzi za znanost in tehnologijo, tudi v Trondheimu na Norveškem.
Torej, raziskovalci so domnevali, da se signal morda ni spreminjal le skozi čas, ampak da se je spremenil s čas.
"Čas [...] je vedno edinstven in se spreminja," pravi prof. Moser. »Če bi to omrežje res kodiralo čas, bi se signal moral spremeniti s čas, da bi zabeležili izkušnje kot edinstvene spomine. "
Torej, raziskovalci so se lotili preučevanja aktivnosti več sto LEC nevronov v možganih glodalcev.
Izkušnje vplivajo na signale časovnega kodiranja LEC
Da bi to naredili, so Tsao in sodelavci ure in ure beležili živčno aktivnost podgan, v tem času pa so bili glodalci podvrženi številnim poskusom.
V enem poskusu so podgane tekale naokoli v škatli, katere stene so spremenile barvo. To so ponovili 12-krat, da so lahko živali med poskusom opredelile "več časovnih kontekstov".
Skupina je preučila nevronsko aktivnost v LEC, pri čemer je razlikovala med možgansko aktivnostjo, ki je zabeležila spremembe barve sten, od tiste, ki je zabeležila napredovanje časa.
"Dejavnost [nevrona] v LEC je jasno opredelila edinstven časovni kontekst za vsako obdobje izkušenj v časovnem obdobju minut," pišejo avtorji.
Rezultati eksperimenta "kažejo na LEC kot na možen vir informacij o časovnem kontekstu, potrebnih za epizodno oblikovanje spomina v hipokampusu," dodajajo raziskovalci.
V drugem poskusu so podgane lahko prosto pohajkovale po odprtih prostorih in izbirale, katere ukrepe bodo izvajale in katere prostore raziskovale v iskanju koščkov čokolade. Ta scenarij so ponovili štirikrat.
Ugotovitve povzema soavtor študije Jørgen Sugar, ki pravi: "Edinstvenost [nevronskega] časovnega signala med tem eksperimentom kaže na to, da je imela podgana v dveh urah eksperimenta zelo dober zapis časa in časovnega zaporedja dogodkov."
"Signal iz časovno kodirane mreže smo lahko uporabili za natančno sledenje, kdaj v eksperimentu so se zgodili različni dogodki."
Jørgen Sugar
Tretji poskus pa je glodalce prisilil k bolj strukturirani poti z bolj omejenimi možnostmi in manj izkušnjami. V tem scenariju so se morale podgane v labirintu obračati levo ali desno, ves čas pa iskati čokolado.
"S to dejavnostjo smo videli, kako signal časovnega kodiranja spreminja značaj iz edinstvenih zaporedij v ponavljajoč se in delno prekrivajoč se vzorec," pojasnjuje Tsao.
"Po drugi strani pa," nadaljuje, "je časovni signal med ponavljajočo se nalogo postal natančnejši in predvidljivejši."
"Podatki kažejo, da je podgana med vsakim krogom natančno razumela začasnost, vendar je med poskusom slabo razumela čas iz kroga v krog in od začetka do konca."
Kako LEC nevroni kodirajo izkušnjo
Po mnenju avtorjev študije: "Ko so bile izkušnje živali omejene z vedenjskimi nalogami, da bi si postale podobne med ponavljajočimi se preskusi, se je zmanjšalo kodiranje časovnega pretoka med preskusi, izboljšalo pa se je kodiranje časa glede na začetek poskusov."
Kot zaključujejo Tsao in njegovi kolegi, "ugotovitve kažejo, da populacije [LEC] nevronov predstavljajo čas samo po sebi s pomočjo kodiranja izkušenj."
Z drugimi besedami, pravijo raziskovalci, "nevronska ura" LEC deluje tako, da izkušnje organizira v natančno zaporedje različnih dogodkov.
»Naša študija razkriva, kako možgani smiselno občutijo čas, ko dogodek doživljamo [...] Mreža ne izrecno kodira časa. Kar merimo, je precej subjektiven čas, ki izhaja iz nenehnega pretoka izkušenj. "
Albert Tsao
Po mnenju znanstvenikov ugotovitve kažejo, da lahko s spreminjanjem dejavnosti in izkušenj spremenimo časovni signal, ki ga oddajajo nevroni LEC. To pa spremeni naše dojemanje časa.
Na koncu rezultati kažejo, da se epizodni spomini oblikujejo z vključevanjem prostorskih informacij iz medialne entorinalne skorje z informacijami iz LEC v hipokampusu.
To omogoča "hipokampusu, da shrani enotno predstavitev, kaj, kje in kdaj."
