Kako mozak stvara subjektivno iskustvo vremena
Svatko je u jednom ili drugom trenutku osjetio da vrijeme zaista "leti" kad se zabavljamo. Zašto se osjeća drugačije, ovisno o tome što s njim radimo? Novo istraživanje istražuje neurološke mehanizme koji tvore subjektivno iskustvo vremena.
Prostor i vrijeme usko su povezani - ne samo u fizici, već i u mozgu.
Ta intimna veza postaje jasnija kada pogledamo kako naš mozak tvori epizodna sjećanja.
Epizodna sjećanja su autobiografska sjećanja - to jest sjećanja na određene događaje koji su se nekome dogodili u određenom trenutku u vremenu (i prostoru).
Sjećanje na taj prvi poljubac ili čašu vina koju ste prošli tjedan podijelili s prijateljem, primjeri su epizodnih sjećanja. Suprotno tome, semantička sjećanja odnose se na opće informacije i činjenice koje naš mozak može pohraniti.
Epizodična sjećanja imaju izraženu komponentu "gdje" i "kada", a neuroznanstvena istraživanja pokazuju da je područje mozga koje obrađuje prostorne informacije blisko onom odgovornom za iskustvo vremena.
Točnije, nova studija otkriva mrežu moždanih stanica koje kodiraju subjektivno iskustvo vremena, a ti se neuroni nalaze u području mozga susjednom onom u kojem drugi neuroni kodiraju prostor.
Novo istraživanje proveli su istraživači s Kavli instituta za sistemsku neuroznanost u Trondheimu u Norveškoj. Albert Tsao glavni je autor članka koji je sada objavljen u časopisu Priroda.
Neuroni koji se mijenjaju s vrijeme
Prije više od deset godina, dvoje istraživača koji su radili na nedavnoj studiji - May-Britt Moser i Edvard Moser - otkrili su mrežu neurona zvanih mrežaste stanice koje su bile odgovorne za kodiranje prostora.
Ovo se područje naziva medijalni entorinalni korteks. U novoj studiji Tsao i kolege nadali su se da će pronaći sličnu mrežu moždanih stanica koja kodira vrijeme.
Stoga su krenuli istraživati neurone u području mozga koje je uz medialni entorinalni korteks (u kojem su otkrivene mrežne stanice). Ovo se područje naziva lateralni entorinalni korteks (LEC).
U početku su istraživači tražili obrazac, ali su se trudili pronaći ga. "Signal se cijelo vrijeme mijenjao", kaže koautor studije Edvard Moser, profesor na Norveškom sveučilištu za znanost i tehnologiju, također u Trondheimu u Norveškoj.
Dakle, istraživači su pretpostavili da se možda signal nije mijenjao samo tijekom vremena, već da se promijenio s vrijeme.
"Vrijeme [...] je uvijek jedinstveno i mijenja se", kaže prof. Moser. „Da je ova mreža doista kodirala vrijeme, signal bi se morao promijeniti s vrijeme kako bi zabilježila iskustva kao jedinstvena sjećanja. "
Dakle, istraživači su krenuli ispitivati aktivnost stotina LEC neurona u mozgu glodavaca.
Iskustvo utječe na LEC signale vremenskog kodiranja
Da bi to učinili, Tsao i kolege bilježili su živčanu aktivnost štakora satima, a za to vrijeme glodavci su bili podvrgnuti nizu eksperimenata.
U jednom eksperimentu, štakori su trčali uokolo u kutiji čiji su zidovi promijenili boju. To je ponovljeno 12 puta kako bi životinje mogle definirati "više vremenskih konteksta" tijekom eksperimenta.
Tim je ispitivao neuronsku aktivnost u LEC-u, razlikujući moždanu aktivnost koja bilježi promjene boje zida od one koja bilježi napredovanje vremena.
"[Neuronalna] aktivnost u LEC-u jasno je definirala jedinstveni vremenski kontekst za svaku epohu iskustva na vremenskom rasponu minuta", pišu autori.
Rezultati eksperimenta "ukazuju na LEC kao mogući izvor informacija o vremenskom kontekstu neophodnih za epizodno formiranje memorije u hipokampusu", dodaju istraživači.
U drugom eksperimentu, pacovi su mogli slobodno lutati otvorenim prostorima, odabirući koje radnje poduzeti i koje prostore istraživati u potrazi za komadićima čokolade. Ovaj se scenarij ponovio četiri puta.
Koautor studije Jørgen Sugar rezimira nalaze rekavši: "Jedinstvenost [neuronskog] vremenskog signala tijekom ovog eksperimenta sugerira da je štakor imao vrlo dobar zapis vremena i vremenskog slijeda događaja tijekom 2 sata trajanja eksperimenta."
"Uspjeli smo upotrijebiti signal s mreže za vremensko kodiranje kako bismo točno pratili kada su se u eksperimentu dogodili razni događaji."
Jørgen šećer
Konačno, treći eksperiment obvezao je glodavce da slijede strukturiraniji put, s više ograničenih mogućnosti i manje iskustva. U ovom scenariju, pacovi su se morali okretati lijevo ili desno u labirintu, sve vrijeme tražeći čokoladu.
"Ovom smo aktivnošću vidjeli kako signal vremenskog kodiranja mijenja karakter iz jedinstvenih sekvenci u vremenu u ponavljajući i djelomično preklapajući obrazac", objašnjava Tsao.
"S druge strane," nastavlja, "vremenski signal postao je precizniji i predvidljiviji tijekom ponavljajućeg zadatka."
"Podaci sugeriraju da je štakor imao precizno razumijevanje privremenosti tijekom svakog kruga, ali loše razumijevanje vremena iz kruga u krug i od početka do kraja tijekom eksperimenta."
Kako LEC neuroni kodiraju iskustvo
Prema autorima studije, "Kada su životinjska iskustva ograničavala zadatke u ponašanju da bi postala slična tijekom ponovljenih ispitivanja, smanjeno je kodiranje vremenskog toka kroz ispitivanja, dok je poboljšano kodiranje vremena u odnosu na početak ispitivanja."
Kao što Tsao i njegovi kolege zaključuju, "Nalazi sugeriraju da populacije [LEC] neurona predstavljaju vrijeme u sebi kroz kodiranje iskustva."
Drugim riječima, kažu istraživači, LEC "neuronski sat" djeluje organiziranjem iskustva u precizan slijed različitih događaja.
“Naša studija otkriva kako mozak osjeća vrijeme kad se događaj proživljava [...] Mreža ne kodira izričito vrijeme. Ono što mjerimo je prilično subjektivno vrijeme izvedeno iz kontinuiranog protoka iskustva. "
Albert Tsao
Prema znanstvenicima, otkrića sugeriraju da se promjenom aktivnosti i iskustva može promijeniti vremenski signal koji daju LEC neuroni. To pak mijenja način na koji doživljavamo vrijeme.
Konačno, rezultati sugeriraju da se epizodična sjećanja formiraju integriranjem prostornih informacija iz medijalne entorinalne kore s informacijama iz LEC-a u hipokampusu.
To omogućuje "hipokampusu da pohrani jedinstveni prikaz što, gdje i kada."
