Как мозг создает субъективное восприятие времени
Каждый в какой-то момент чувствовал, что время действительно «летит», когда мы развлекаемся. Почему он ощущается по-разному в зависимости от того, что мы с ним делаем? Новое исследование исследует неврологические механизмы, формирующие субъективное восприятие времени.
Пространство и время тесно связаны - не только в физике, но и в мозге.
Эта интимная связь становится более ясной, если мы посмотрим, как наш мозг формирует эпизодические воспоминания.
Эпизодические воспоминания - это автобиографические воспоминания, то есть воспоминания о конкретных событиях, которые произошли с кем-то в определенный момент времени (и пространства).
Воспоминания об этом первом поцелуе или о бокале вина, которым вы поделились с другом на прошлой неделе, являются примерами эпизодических воспоминаний. Напротив, семантические воспоминания относятся к общей информации и фактам, которые наш мозг способен запоминать.
Эпизодические воспоминания имеют четко выраженный компонент «где» и «когда», и нейробиологические исследования показывают, что область мозга, обрабатывающая пространственную информацию, близка к той, которая отвечает за восприятие времени.
В частности, новое исследование раскрывает сеть клеток мозга, которые кодируют субъективное восприятие времени, и эти нейроны расположены в области мозга, смежной с той, в которой другие нейроны кодируют пространство.
Новое исследование было проведено учеными из Института системной нейробиологии Кавли в Тронхейме, Норвегия. Альберт Цао - ведущий автор статьи, которая сейчас публикуется в журнале. Природа.
Нейроны, которые меняются с время
Более десяти лет назад два исследователя, работавшие над недавним исследованием, - Мэй-Бритт Мозер и Эдвард Мозер - обнаружили сеть нейронов, называемых ячейками сетки, которые отвечали за кодирование пространства.
Эта область называется медиальной энторинальной корой. В новом исследовании Цао и его коллеги надеялись, что они найдут аналогичную сеть клеток мозга, которая кодирует время.
Итак, они решили исследовать нейроны в области мозга, прилегающей к медиальной энторинальной коре (в которой были обнаружены клетки сетки). Эта область называется боковой энторинальной корой (LEC).
Первоначально исследователи искали закономерность, но изо всех сил пытались ее найти. «Сигнал постоянно менялся», - говорит соавтор исследования Эдвард Мозер, профессор Норвежского университета науки и технологий, также находящегося в Тронхейме, Норвегия.
Итак, исследователи предположили, что, возможно, сигнал не просто изменился с течением времени, но и что он изменился. с время.
«Время […] всегда уникально и меняется», - говорит профессор Мозер. «Если бы эта сеть действительно кодировала время, сигнал пришлось бы изменить. с время, чтобы запечатлеть впечатления как уникальные воспоминания ».
Итак, исследователи задались целью изучить активность сотен нейронов LEC в мозге грызунов.
Опыт влияет на сигналы с временным кодированием LEC
Для этого Цао и его коллеги записывали нервную активность крыс в течение нескольких часов, в течение которых грызунов подвергали ряду экспериментов.
В одном эксперименте крысы бегали по ящику, стены которого меняли цвет. Это повторяли 12 раз, чтобы животные могли определять «множественные временные контексты» на протяжении всего эксперимента.
Команда исследовала нейронную активность в LEC, различая активность мозга, которая регистрировала изменения цвета стен, от активности, которая регистрировала прогрессию времени.
«[Нейронная] активность в LEC четко определила уникальный временной контекст для каждой эпохи опыта в масштабе минут», - пишут авторы.
Результаты эксперимента «указывают на LEC как на возможный источник информации о временном контексте, необходимой для формирования эпизодической памяти в гиппокампе», - добавляют исследователи.
В другом эксперименте крысы могли свободно бродить по открытым пространствам, выбирая, какие действия предпринять и какие пространства исследовать в поисках кусочков шоколада. Этот сценарий повторялся четыре раза.
Соавтор исследования Йорген Шугар резюмирует результаты, говоря: «Уникальность [нейронного] сигнала времени во время этого эксперимента предполагает, что у крысы была очень хорошая запись времени и временной последовательности событий в течение 2 часов, в течение которых длился эксперимент».
«Мы смогли использовать сигнал из сети временного кодирования, чтобы точно отслеживать, когда в эксперименте произошли различные события».
Йорген Шугар
Наконец, третий эксперимент заставил грызунов следовать более структурированному пути, с более ограниченными возможностями и меньшим опытом. В этом сценарии крысы должны были поворачивать в лабиринте вправо или влево в поисках шоколада.
«С помощью этого упражнения мы увидели, как характер сигнала временного кодирования изменился с уникальных последовательностей во времени на повторяющийся и частично перекрывающийся узор», - объясняет Цао.
«С другой стороны, - продолжает он, - сигнал времени стал более точным и предсказуемым во время повторяющейся задачи».
«Данные свидетельствуют о том, что крыса хорошо понимала темпоральность каждого круга, но плохо понимала время от круга к кругу и от начала до конца на протяжении всего эксперимента».
Как нейроны LEC кодируют опыт
По словам авторов исследования, «когда опыты животных были ограничены поведенческими задачами, чтобы стать похожими в повторных испытаниях, кодирование временного потока в испытаниях было сокращено, тогда как кодирование времени относительно начала испытаний было улучшено».
Как заключают Цао и его коллеги: «Полученные данные свидетельствуют о том, что популяции [LEC] нейронов по своей сути представляют время через кодирование опыта».
Другими словами, говорят исследователи, «нейронные часы» LEC работают, организуя опыт в точную последовательность отдельных событий.
«Наше исследование показывает, как мозг воспринимает время при переживании события […] Сеть явно не кодирует время. То, что мы измеряем, - это скорее субъективное время, полученное из непрерывного потока опыта ».
Альберт Цао
По словам ученых, результаты показывают, что, изменяя действия и опыт, можно изменить сигнал времени, подаваемый нейронами LEC. Это, в свою очередь, меняет то, как мы воспринимаем время.
Наконец, результаты показывают, что эпизодические воспоминания формируются путем интеграции пространственной информации из медиальной энторинальной коры с информацией из LEC в гиппокампе.
Это позволяет «гиппокампу хранить единое представление о том, что, где и когда».
