Ako mozog vytvára subjektívne prežívanie času
Každý mal v určitom okamihu pocit, že čas, keď sa bavíme, skutočne „letí“. Prečo sa cíti inak v závislosti od toho, čo s tým robíme? Nový výskum skúma neurologické mechanizmy, ktoré tvoria subjektívne prežívanie času.
Priestor a čas spolu úzko súvisia - nielen vo fyzike, ale aj v mozgu.
Toto intímne spojenie je jasnejšie, keď sa pozrieme na to, ako si náš mozog vytvára epizodické spomienky.
Epizodické spomienky sú autobiografické spomienky - teda spomienky na konkrétne udalosti, ktoré sa niekomu stali v konkrétnom časovom okamihu (a priestore).
Spomienka na prvý bozk alebo na pohár vína, ktorý ste minulý týždeň zdieľali so svojím priateľom, sú príkladom epizodických spomienok. Naopak, sémantické pamäte odkazujú na všeobecné informácie a fakty, ktoré sú naše mozgy schopné uložiť.
Epizodické pamäte majú výraznú zložku „kde“ a „kedy“ a neurovedecké výskumy ukazujú, že oblasť mozgu, ktorá spracúva priestorové informácie, je blízka oblasti zodpovednej za prežívanie času.
Nová štúdia konkrétne odhaľuje sieť mozgových buniek, ktoré kódujú subjektívne prežívanie času, a tieto neuróny sa nachádzajú v mozgovej oblasti susediacej s oblasťou, v ktorej iné neuróny kódujú priestor.
Novú štúdiu uskutočnili vedci z Kavliho inštitútu pre systémové neurovedy v nórskom Trondheime. Albert Tsao je hlavným autorom príspevku, ktorý je teraz uverejnený v časopise Príroda.
Neuróny, ktoré sa menia s čas
Pred viac ako desiatimi rokmi dvaja z vedcov, ktorí pracovali na nedávnej štúdii - May-Britt Moser a Edvard Moser - objavili sieť neurónov nazývaných bunky mriežky, ktoré boli zodpovedné za kódovanie vesmíru.
Táto oblasť sa nazýva mediálna entorhinálna kôra. V novej štúdii Tsao a jeho kolegovia dúfali, že nájdu podobnú sieť mozgových buniek, ktorá kóduje čas.
Vydali sa teda na výskum neurónov v oblasti mozgu, ktorá susedí s mediálnou entorinálnou kôrou (v ktorej boli objavené mriežkové bunky). Táto oblasť sa nazýva laterálna entorhinálna kôra (LEC).
Vedci spočiatku hľadali vzor, ale ťažko ho našli. „Signál sa neustále menil,“ hovorí spoluautor štúdie Edvard Moser, profesor na Nórskej univerzite pre vedu a techniku tiež v nórskom Trondheime.
Vedci teda vyslovili hypotézu, že signál sa možno časom nielen zmenil, ale že sa zmenil aj on s čas.
„Čas [...] je vždy jedinečný a mení sa,“ hovorí profesor Moser. "Keby táto sieť skutočne kódovala čas, signál by sa musel zmeniť." s čas na zaznamenanie zážitkov ako jedinečné spomienky. “
Vedci sa teda rozhodli preskúmať aktivitu stoviek neurónov LEC v mozgu hlodavcov.
Skúsenosti ovplyvňujú signály časového kódovania LEC
Za týmto účelom Tsao a kolegovia zaznamenávali nervovú aktivitu potkanov niekoľko hodín, počas ktorých boli hlodavce podrobené radu experimentov.
V jednom experimente potkany pobehovali okolo v škatuli, ktorej steny zmenili farbu. Toto sa opakovalo 12-krát, aby zvieratá mohli počas experimentu definovať „viacnásobné časové kontexty“.
Tím skúmal neuronálnu aktivitu v LEC, pričom rozlišoval medzi mozgovou aktivitou, ktorá zaznamenávala zmeny farby steny, od aktivity, ktorá zaznamenávala postup času.
„[Neuronálna] aktivita v LEC jasne definovala jedinečný časový kontext pre každú epochu zážitku v časovom rozmedzí minút,“ píšu autori.
Výsledky experimentu „poukazujú na LEC ako na možný zdroj informácií o časovom kontexte potrebných na formovanie epizodickej pamäte v hipokampe,“ dodávajú vedci.
V ďalšom experimente sa krysy mohli voľne pohybovať po otvorených priestranstvách a vyberali si, ktoré kroky majú podniknúť a ktoré priestory skúmať pri snahe o kúsky čokolády. Tento scenár sa opakoval štyrikrát.
Spoluautor štúdie Jørgen Sugar sumarizuje zistenia slovami: „Jedinečnosť [neuronálneho] časového signálu počas tohto experimentu naznačuje, že potkan mal veľmi dobré záznamy o čase a časovom slede udalostí počas 2 hodín, ktoré experiment trval.“
"Boli sme schopní použiť signál z časovo kódovacej siete na presné sledovanie, kedy v experimente došlo k rôznym udalostiam."
Jørgen Cukor
Tretí pokus nakoniec zaviazal hlodavce sledovať štruktúrovanejšiu cestu s obmedzenejšími možnosťami a menšími skúsenosťami. V tomto scenári sa krysy museli v bludisku otáčať buď doľava alebo doprava, a to po celú dobu hľadania čokolády.
"S touto aktivitou sme videli, že znak zmeny časového signálu sa zmenil z jedinečných sekvencií v čase na opakujúci sa a čiastočne sa prekrývajúci vzor," vysvetľuje Tsao.
"Na druhej strane," pokračuje, "sa časový signál stal presnejším a predvídateľnejším počas opakovanej úlohy."
"Údaje naznačujú, že potkan počas každého kola rafinovane chápal dočasnosť, ale počas experimentu zle chápal čas od kola k okruhu a od začiatku do konca."
Ako neuróny LEC kódujú skúsenosti
Podľa autorov štúdie „Keď boli skúsenosti zvierat obmedzené behaviorálnymi úlohami, aby sa stali podobnými pri opakovaných pokusoch, kódovanie časového toku medzi pokusmi sa znížilo, zatiaľ čo sa zlepšilo kódovanie času v porovnaní so začiatkom pokusov.“
Ako uzatvára Tsao a jeho kolegovia: „Zistenia naznačujú, že populácie neurónov [LEC] predstavujú inherentne čas prostredníctvom kódovania skúseností.“
Inými slovami, povedzte vedcom, „neurálne hodiny“ LEC fungujú tak, že sa organizujú skúsenosti do presného sledu odlišných udalostí.
"Naša štúdia odhaľuje, ako mozog dáva zmysel času, keď dôjde k udalosti [...] Sieť čas výslovne nekóduje. To, čo meriame, je skôr subjektívny čas odvodený z prebiehajúceho toku skúseností. “
Albert Tsao
Podľa vedcov objavy naznačujú, že zmenou aktivít a skúseností možno zmeniť časový signál vydávaný neurónmi LEC. To zase mení to, ako vnímame čas.
Nakoniec výsledky naznačujú, že epizodické pamäte sa vytvárajú integráciou priestorových informácií z mediálnej entorinálnej kôry s informáciami z LEC v hipokampe.
To umožňuje „hipokampu ukladať jednotné zastúpenie toho, čo, kde a kedy.“
