Kuidas aju loob subjektiivse ajakogemuse
Kõik on ühel või teisel hetkel tundnud, et aeg tõepoolest "lendab", kui meil on lõbus. Miks tundub see erinev olenevalt sellest, mida me sellega teeme? Uus uuring uurib neuroloogilisi mehhanisme, mis moodustavad aja subjektiivse kogemuse.
Aeg ja aeg on tihedalt seotud - mitte ainult füüsikas, vaid ka ajus.
See intiimne seos saab selgemaks, kui heidame pilgu sellele, kuidas meie aju moodustab episoodilisi mälestusi.
Episoodilised mälestused on autobiograafilised mälestused - see tähendab mälestused konkreetsetest sündmustest, mis juhtusid kellegagi kindlas ajahetkel (ja ruumis).
Mälestus sellest esimesest suudlusest või veiniklaasist, mida eelmisel nädalal sõbraga jagasite, on mõlemad näited episoodilistest mälestustest. Seevastu tähendavad semantilised mälestused üldist teavet ja fakte, mida meie aju on võimeline talletama.
Episoodilistel mälestustel on väljendunud "kus" ja "millal" komponent ning neuroteaduslikud uuringud näitavad, et ruumiteavet töötlev ajupiirkond on lähedane ajakogemuse eest vastutajale.
Täpsemalt paljastab uus uuring ajurakkude võrgu, mis kodeerivad aja subjektiivset kogemust, ja need neuronid paiknevad aju piirkonnas, mis külgneb sellega, kus teised neuronid kodeerivad ruumi.
Uue uuringu viisid läbi Norras Trondheimis asuva Kavli süsteemide neuroteaduste instituudi teadlased. Albert Tsao on ajakirjas nüüd avaldatud artikli juhtiv autor Loodus.
Neuronid, mis muutuvad koos aeg
Üle kümne aasta tagasi avastasid kaks hiljutise uuringuga tegelenud teadlast - May-Britt Moser ja Edvard Moser - võrgurakkudeks nimetatud neuronite võrgustiku, mis vastutasid kosmose kodeerimise eest.
Seda piirkonda nimetatakse mediaalseks entorhinaalseks ajukooreks. Uues uuringus lootsid Tsao ja tema kolleegid, et nad leiavad sarnase ajurakkude võrgustiku, mis kodeerib aega.
Niisiis võtsid nad ette uurida neuroneid aju piirkonnas, mis külgneb mediaalse entorhinaalse koorega (milles avastati võrgurakud). Seda piirkonda nimetatakse lateraalseks entorhinaalseks ajukooreks (LEC).
Esialgu otsisid teadlased mustrit, kuid püüdsid selle leida. "Signaal muutus kogu aeg," ütleb uuringu kaasautor Edvard Moser, Norra Teaduse ja Tehnikaülikooli professor, samuti Norras Trondheimis.
Niisiis püstitasid teadlased hüpoteesi, et võib-olla ei muutunud signaal lihtsalt aja jooksul, vaid see muutus koos aeg.
"Aeg […] on alati ainulaadne ja muutuv," ütleb prof Moser. "Kui see võrk tõesti aega kodeeriks, peaks signaal muutuma koos aega, et jäädvustada kogemusi ainulaadsete mälestustena. "
Niisiis asusid teadlased uurima sadade LEC neuronite aktiivsust näriliste ajus.
Kogemus mõjutab LEC-i ajakodeerimise signaale
Selleks registreerisid Tsao ja tema kolleegid tundide jooksul rottide närviaktiivsust, selle aja jooksul tehti närilistele mitmesuguseid katseid.
Ühes katses jooksid rotid ringi kastis, mille seinad muutsid värvi. Seda korrati 12 korda, et loomad saaksid kogu katse jooksul määratleda "mitu ajalist konteksti".
Meeskond uuris LEC-i neuronite aktiivsust, tehes vahet aju aktiivsusel, mis registreeris seina värvi muutusi, võrreldes aja progresseerumisega.
"[Neuronaalne] tegevus LEC-is määratles iga kogemusajastu jaoks selgelt ainulaadse ajalise konteksti minutite ajakavas," kirjutavad autorid.
Katse tulemused "osutavad LEC-ile kui võimalikule ajalise konteksti teabe allikale, mis on vajalik episoodiliseks mälu moodustamiseks hipokampuses," lisavad teadlased.
Ühes teises katses said rotid vabalt ringi liikuda, valides šokolaaditükkide otsimiseks, milliseid tegevusi teha ja milliseid ruume uurida. Seda stsenaariumi korrati neli korda.
Uuringu kaasautor Jørgen Sugar võtab leiud kokku, öeldes: "[Neuronaalse] ajasignaali ainulaadsus selle katse ajal viitab sellele, et rottil oli kogu katse kestvuse 2 tunni jooksul väga hea aja ja sündmuste järjestuse rekord."
"Saime kasutada ajakodeerimisvõrgu signaali, et täpselt jälgida, millal katses olid erinevad sündmused aset leidnud."
Jørgen Sugar
Lõpuks kohustas kolmas katse närilisi liikuma struktureeritumalt, piiratud võimaluste ja vähemate kogemustega. Selle stsenaariumi korral pidid rotid rägastikus pöörlema kas vasakule või paremale, kogu aeg šokolaadi otsides.
"Selle tegevusega nägime ajas kodeeriva signaali muutumist ajas ainulaadsetest järjestustest korduvaks ja osaliselt kattuvaks mustriks," selgitab Tsao.
"Teisalt," jätkab ta, "muutus ajasignaal korduva ülesande käigus täpsemaks ja prognoositavamaks."
"Andmed viitavad sellele, et rott mõistis iga ringi ajaliselt ajakohasust, kuid kogu katse jooksul mõistis ringist ringi ja algusest lõpuni aega halvasti."
Kuidas kodeerivad LEC neuronid kogemusi
Uuringu autorite sõnul: "Kui käitumisülesanded piirasid loomade kogemuste korduvates katsetes sarnaseks muutumist, vähenes katsete ajalise voolu kodeerimine, samas kui aja kodeerimine võrreldes katsete algusega paranes."
Nagu Tsao ja tema kolleegid järeldavad: "Tulemused näitavad, et [LEC] neuronite populatsioonid esindavad aega olemuslikult läbi kogemuste kodeerimise."
Teisisõnu, ütlevad teadlased, LEC-i "närvikell" töötab, organiseerides kogemused konkreetsete sündmuste täpseks järjestuseks.
„Meie uuring näitab, kuidas aju sündmuse kogedes aega mõtestab […] Võrk ei kodeeri selgesõnaliselt aega. See, mida me mõõdame, on pigem subjektiivne aeg, mis tuleneb pidevast kogemuste voolust. ”
Albert Tsao
Teadlaste sõnul viitavad leiud sellele, et tegevuste ja kogemuste muutmisega saab muuta LEC neuronite antud ajasignaali. See omakorda muudab seda, kuidas me aega tajume.
Lõpuks näitavad tulemused, et episoodilised mälestused tekivad, integreerides keskmise entorhinaalse korteksi ruumiteavet hipokampuses asuva LEC-i teabega.
See võimaldab "hipokampusel salvestada ühtse kujutise sellest, mis, kus ja millal".
