Kuinka aivot luovat ajan subjektiivisen kokemuksen
Kaikki ovat kokeneet jossakin vaiheessa, että aika todellakin "lentää", kun meillä on hauskaa. Miksi se tuntuu erilaiselta riippuen siitä, mitä teemme sen kanssa? Uusi tutkimus tutkii neurologisia mekanismeja, jotka muodostavat ajan subjektiivisen kokemuksen.
Aika ja aika ovat läheisessä yhteydessä toisiinsa - ei vain fysiikassa, vaan myös aivoissa.
Tämä läheinen yhteys tulee selvemmäksi, kun katsomme, kuinka aivomme muodostavat episodisia muistoja.
Jaksolliset muistot ovat omaelämäkerrallisia muistoja - toisin sanoen muistoja tietyistä tapahtumista, jotka tapahtuivat jollekin tietyllä ajanhetkellä (ja tilassa).
Muisto siitä ensimmäisestä suudelmasta tai viime viikolla ystävällesi jakamastasi viinilasista ovat molemmat esimerkkejä episodisista muistoista. Sen sijaan semanttisilla muistoilla tarkoitetaan yleistä tietoa ja tosiasioita, jotka aivomme pystyvät tallentamaan.
Jaksollisilla muistoilla on voimakas komponentti "missä" ja "kun", ja neurotieteelliset tutkimukset osoittavat, että paikkatietoa käsittelevä aivojen alue on lähellä sitä, joka on vastuussa ajankokemuksesta.
Uusi tutkimus paljastaa erityisesti aivosolujen verkon, joka koodaa subjektiivista ajankokemusta, ja nämä neuronit sijaitsevat aivojen alueella sen vieressä, jolla muut neuronit koodaavat tilaa.
Uuden tutkimuksen tekivät tutkijat Kavli Systems Neuroscience -instituutissa Trondheimissa, Norjassa. Albert Tsao on lehti, joka julkaistaan nyt lehdessä Luonto.
Neuronit, jotka muuttuvat kanssa aika
Yli vuosikymmen sitten kaksi äskettäin tehdyn tutkimuksen parissa työskentelevää tutkijaa - May-Britt Moser ja Edvard Moser - löysivät verkoston hermosoluja, joita kutsutaan ristikkosoluiksi ja jotka olivat vastuussa avaruuden koodaamisesta.
Tätä aluetta kutsutaan mediaaliseksi entorinaaliseksi aivokuoreksi. Uudessa tutkimuksessa Tsao ja kollegat toivoivat löytävänsä samanlaisen aivosoluverkoston, joka koodaa aikaa.
Joten he ryhtyivät tutkimaan neuroneja aivojen alueella, joka on mediaalisen entorhinaalisen aivokuoren vieressä (josta ristikkosolut löydettiin). Tätä aluetta kutsutaan lateraaliseksi entorinaaliseksi aivokuoreksi (LEC).
Aluksi tutkijat etsivät mallia, mutta kamppailivat sen löytämiseksi. "Signaali muuttui koko ajan", kertoo tutkimuksen tekijä Edvard Moser, Norjan tiede- ja teknologiayliopiston professori, myös Trondheimissa, Norjassa.
Joten tutkijat olettivat, että kenties signaali ei vain muuttunut ajan myötä, vaan että se muuttui kanssa aika.
"Aika […] on aina ainutlaatuinen ja muuttuva", sanoo professori Moser. "Jos tämä verkko todella koodaisi aikaa, signaalin olisi muututtava kanssa aikaa tallentaa kokemuksia ainutlaatuisiksi muistoiksi. "
Joten tutkijat ryhtyivät tutkimaan satojen LEC-neuronien toimintaa jyrsijöiden aivoissa.
Kokemus vaikuttaa LEC-aikakoodaussignaaleihin
Tätä varten Tsao ja hänen kollegansa tallensivat rottien hermoaktiivisuuden tuntikausien ajan, jona aikana jyrsijöille tehtiin useita kokeita.
Yhdessä kokeessa rotat juoksivat ympäri laatikossa, jonka seinät muuttivat väriä. Tämä toistettiin 12 kertaa, jotta eläimet pystyivät määrittelemään "useita ajallisia yhteyksiä" koko kokeen ajan.
Ryhmä tutki LEC: n hermosolujen aktiivisuutta erottaen aivotoiminnan, joka kirjasi seinän värimuutokset, verrattuna siihen, mikä kirjasi ajan etenemisen.
"[Neuronaalinen] aktiivisuus LEC: ssä määritteli selvästi ainutlaatuisen ajallisen kontekstin jokaiselle kokemuksen aikakaudelle minuuttien aikataulussa", kirjoittavat kirjoittajat.
Kokeen tulokset "viittaavat LEC: ään mahdollisena ajallisen kontekstitiedon lähteenä, joka tarvitaan episodisen muistin muodostumiseen hippokampuksessa", lisää tutkijat.
Eräässä toisessa kokeessa rotat saivat vapaasti vaeltaa avoimien tilojen läpi ja valita, mitkä toimet tulisi suorittaa ja mitkä tutkittavat tilat suklaapalojen tavoittelussa. Tämä skenaario toistettiin neljä kertaa.
Tutkimuksen toinen kirjoittaja Jørgen Sugar tiivistää havainnot sanoen: "[Neuronaalisen] aikasignaalin ainutlaatuisuus tämän kokeen aikana viittaa siihen, että rotalla oli erittäin hyvä kirja aika ja ajallinen tapahtumasekvenssi koko kokeen kestäneen 2 tunnin ajan."
"Pystyimme käyttämään aikakoodausverkon signaalia seuraamaan tarkasti, milloin kokeessa oli tapahtunut useita tapahtumia."
Jørgen Sugar
Lopuksi kolmas koe pakotti jyrsijät seuraamaan jäsennellympää polkua, rajallisemmilla vaihtoehdoilla ja vähemmän kokemuksia. Tässä skenaariossa rottien piti kääntyä sokkelossa joko vasemmalle tai oikealle etsimään suklaata.
"Tämän toiminnan aikana näimme aikakoodaavan signaalin muuttavan merkkiä ainutlaatuisista sekvensseistä ajassa toistuvaksi ja osittain päällekkäiseksi kuvioksi", Tsao selittää.
"Toisaalta", hän jatkaa, "aikasignaali tuli tarkemmaksi ja ennustettavammaksi toistuvan tehtävän aikana."
"Tiedot viittaavat siihen, että rotalla oli hienostunut käsitys ajallisuudesta jokaisen kierroksen aikana, mutta huono käsitys ajasta kierrosta kierrokselle ja alusta loppuun koko kokeen ajan."
Kuinka LEC-neuronit koodaavat kokemusta
Tutkimuksen kirjoittajien mukaan "Kun käyttäytymistehtävät rajoittivat eläinten kokemusten muuttumista samanlaisiksi toistuvien kokeiden aikana, ajallisen virtauksen koodausta kokeiden välillä vähennettiin, kun taas ajan koodausta parannettiin kokeiden alkuun nähden."
Kuten Tsao ja hänen kollegansa päättelevät, "Tulokset viittaavat siihen, että [LEC] -hermosolujen populaatiot edustavat aikaa luonnostaan kokemuksen koodaamisen kautta."
Toisin sanoen, sanovat tutkijat, LEC: n "hermokello" toimii järjestämällä kokemus tarkkaan sarjaan erillisiä tapahtumia.
"Tutkimuksemme paljastaa, miten aivot ymmärtävät ajan, kun tapahtuma koetaan […] Verkko ei koodaa nimenomaisesti aikaa. Mitattu on pikemminkin subjektiivinen aika, joka saadaan jatkuvasta kokemusvirrasta. "
Albert Tsao
Tutkijoiden mukaan havainnot viittaavat siihen, että toimintaa ja kokemusta muuttamalla voidaan muuttaa LEC-neuronien antamaa aikasignaalia. Tämä puolestaan muuttaa tapaamme.
Lopuksi tulokset viittaavat siihen, että episodiset muistot muodostuvat integroimalla mediaalisen entorhinaalisen aivokuoren paikkatiedot hippokampuksen LEC: n tietoihin.
Tämän avulla "hippokampus voi tallentaa yhtenäisen esityksen siitä, mistä, milloin ja milloin".
