Hogyan hozza létre az agy az idő szubjektív élményét
Mindenki úgy érezte, hogy egyik vagy másik pillanatban valóban „repül” az idő, amikor jól érezzük magunkat. Miért érzi másként attól függően, hogy mit csinálunk vele? Új kutatás azokat a neurológiai mechanizmusokat vizsgálja, amelyek az idő szubjektív tapasztalatát alkotják.
A tér és az idő szorosan összefügg - nemcsak a fizikában, hanem az agyban is.
Ez a bensőséges kapcsolat világosabbá válik, amikor megvizsgáljuk, hogyan alkotja agyunk epizodikus emlékeket.
Az epizodikus emlékek önéletrajzi emlékek - vagyis olyan eseményekről szóló emlékek, amelyek valakivel egy adott időpontban (és térben) történtek.
Az első csók, vagy annak a pohár bornak az emléke, amelyet múlt héten megosztott barátjával, mind az epizódos emlékek példái. Ezzel szemben a szemantikai emlékek olyan általános információkra és tényekre utalnak, amelyeket agyunk képes tárolni.
Az epizodikus emlékeknek kifejezett „hol” és „mikor” komponense van, és az idegtudományi kutatások azt mutatják, hogy a térinformációt feldolgozó agyterület közel áll ahhoz, amely az idő tapasztalatáért felelős.
Pontosabban, egy új tanulmány feltárja az agy szubjektív tapasztalatát kódoló agysejtek hálózatát, és ezek az idegsejtek egy olyan agyterületen helyezkednek el, amely szomszédos azzal, amelyen más idegsejtek kódolják a teret.
Az új vizsgálatot a norvégiai Trondheimben működő Kavli Rendszeridegtudományi Intézet kutatói végezték. Albert Tsao a cikk vezető szerzője, amely most megjelent a folyóiratban Természet.
Neuronok, amelyek megváltoznak val vel idő
Több mint egy évtizeddel ezelőtt a legutóbbi tanulmányon dolgozó kutatók közül kettő - May-Britt Moser és Edvard Moser - felfedezte a rácssejteknek nevezett neuronok hálózatát, amelyek felelősek az űr kódolásáért.
Ezt a területet mediális entorhinalis kéregnek nevezzük. Az új tanulmányban Tsao és munkatársai abban reménykedtek, hogy találnak egy hasonló agysejt-hálózatot, amely kódolja az időt.
Tehát a mediális entorhinalis kéreggel szomszédos agyterület (amelyben rácssejteket fedeztek fel) neuronjainak vizsgálatára vállalkoztak. Ezt a területet laterális entorhinalis kéregnek (LEC) nevezzük.
Kezdetben a kutatók mintát kerestek, de igyekeztek megtalálni. "A jel folyamatosan változott" - mondja Edvard Moser, a tanulmány társszerzője, a norvég Trondheimben található norvég Tudományos és Technológiai Egyetem professzora.
Tehát a kutatók feltételezték, hogy a jel valószínűleg nem csak változott az idő múlásával, hanem hogy változott is val vel idő.
„Az idő […] mindig egyedi és változó” - mondja Moser professzor. „Ha ez a hálózat valóban kódolja az időt, akkor a jelnek meg kell változnia val vel időt annak érdekében, hogy az élményeket egyedi emlékként rögzítsük. ”
A kutatók tehát több száz LEC-neuron aktivitását vizsgálták a rágcsálók agyában.
A tapasztalat befolyásolja a LEC időkódoló jeleket
Ehhez Tsao és munkatársai órákig rögzítették a patkányok idegi aktivitását, ezalatt a rágcsálókat számos kísérletnek vetették alá.
Az egyik kísérlet során a patkányok egy dobozban szaladgáltak, amelynek falai megváltoztatták a színüket. Ezt 12 alkalommal megismételték, hogy az állatok a kísérlet során meghatározhassák a „több időbeli összefüggést”.
A csapat megvizsgálta a LEC neuronaktivitását, megkülönböztetve az agy aktivitását, amely a fal színének változását rögzítette, és az idő előrehaladását.
„A LEC [neuronális] aktivitása egyértelműen meghatározta az egyedi időbeli összefüggéseket a tapasztalatok minden korszakához a percek ütemezésén belül” - írják a szerzők.
A kísérlet eredményei "rámutatnak a LEC-re, mint a hippokampusz epizodikus memóriaképződéséhez szükséges időbeli kontextus információ lehetséges forrására" - teszik hozzá a kutatók.
Egy másik kísérletben a patkányok szabadon barangolhattak a nyílt tereken, és választhatták, hogy mely cselekedeteket tegyék és mely tereket fedezzék fel a csokoládéfigurák után. Ezt a forgatókönyvet négyszer megismételték.
A tanulmány társszerzője, Jørgen Sugar összefoglalja a megállapításokat, mondván: "A [neuronális] időjel egyedisége e kísérlet során arra utal, hogy a patkány nagyon jó nyilvántartást adott az idő és az események időbeli sorrendjéről a kísérlet 2 órája alatt."
"Az időkódoló hálózatból származó jelet felhasználhattuk annak nyomon követésére, hogy a kísérlet során mikor történtek különféle események."
Jørgen Sugar
Végül egy harmadik kísérlet arra kötelezte a rágcsálókat, hogy strukturáltabb utat kövessenek, korlátozottabb lehetőségekkel és kevesebb tapasztalattal. Ebben a forgatókönyvben a patkányoknak labirintusban balra vagy jobbra kellett fordulniuk, miközben csokoládét kerestek.
"Ezzel a tevékenységgel láttuk, hogy az idő-kódoló jel megváltoztatja az egyedi szekvenciák időbeli karakterét ismétlődő és részben átfedő mintára" - magyarázza Tsao.
„Másrészt - folytatja - az ismétlődő feladat során az időjel pontosabbá és kiszámíthatóbbá vált.”
"Az adatok arra utalnak, hogy a patkány az egyes körök során kifinomultan értette az időbeliséget, de a kísérlet során rosszul értette az időt körtől körig és az elejétől a végéig."
Hogyan kódolják a LEC neuronok az élményt
A tanulmány szerzői szerint: "Amikor az állatok tapasztalatait a viselkedési feladatok korlátozták, hogy ismételt kísérletek során hasonlóvá váljanak, a kísérletek közötti időbeli áramlás kódolása csökkent, míg az idő kódolása a vizsgálatok kezdetéhez képest javult."
Ahogy Tsao és munkatársai megállapítják: "Az eredmények azt sugallják, hogy a [LEC] idegsejtek populációi a tapasztalatok kódolása révén önmagukban képviselik az időt."
Más szavakkal, mondják a kutatók, a LEC „idegórája” úgy működik, hogy a tapasztalatokat különálló események pontos sorrendjébe szervezi.
„Vizsgálatunk feltárja, hogy az agy hogyan értelmezi az időt az esemény megtapasztalásakor […] A hálózat nem kódolja kifejezetten az időt. Amit mérünk, az inkább egy szubjektív idő, amely a tapasztalatok folyamatos áramlásából származik. ”
Albert Tsao
A tudósok szerint az eredmények azt sugallják, hogy a tevékenységek és a tapasztalatok megváltoztatásával megváltoztatható az LEC idegsejtek által adott időjel. Ez pedig megváltoztatja az idő érzékelését.
Végül az eredmények azt sugallják, hogy az epizodikus emlékek úgy alakulnak ki, hogy a mediális entorhinalis kéregből származó térinformációt integrálják a hippocampusban található LEC-ből származó információkkal.
Ez lehetővé teszi, hogy „a hippokampusz tárolja egységes ábrázolását, hogy mit, hol és mikor”.
