Πώς ο εγκέφαλος δημιουργεί την υποκειμενική εμπειρία του χρόνου
Όλοι έχουν αισθανθεί, σε ένα σημείο ή το άλλο, ότι ο χρόνος πράγματι «πετάει» όταν διασκεδάζουμε. Γιατί αισθάνεται διαφορετικό ανάλογα με το τι κάνουμε με αυτό; Νέα έρευνα εξετάζει τους νευρολογικούς μηχανισμούς που αποτελούν την υποκειμενική εμπειρία του χρόνου.
Ο χώρος και ο χρόνος είναι στενά συνδεδεμένοι - όχι μόνο στη φυσική, αλλά και στον εγκέφαλο.
Αυτή η στενή σύνδεση γίνεται πιο ξεκάθαρη όταν ρίχνουμε μια ματιά στο πώς ο εγκέφαλός μας σχηματίζει επεισοδιακές αναμνήσεις.
Οι επεισόδιες αναμνήσεις είναι αυτοβιογραφικές αναμνήσεις - δηλαδή, αναμνήσεις για συγκεκριμένα γεγονότα που συνέβησαν σε κάποιον σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο (και χώρο).
Η μνήμη αυτού του πρώτου φιλιού, ή του ποτήρι κρασί που μοιραστήκατε με τον φίλο σας την περασμένη εβδομάδα, είναι και τα δύο παραδείγματα επεισοδίων αναμνήσεων. Αντίθετα, οι σημασιολογικές αναμνήσεις αναφέρονται σε γενικές πληροφορίες και γεγονότα που οι εγκέφαλοί μας μπορούν να αποθηκεύσουν.
Οι επεισόδιες αναμνήσεις έχουν ένα έντονο συστατικό «πού» και «πότε» και η νευροεπιστημονική έρευνα δείχνει ότι η περιοχή του εγκεφάλου που επεξεργάζεται χωρικές πληροφορίες είναι κοντά σε εκείνη που είναι υπεύθυνη για την εμπειρία του χρόνου.
Συγκεκριμένα, μια νέα μελέτη αποκαλύπτει το δίκτυο των εγκεφαλικών κυττάρων που κωδικοποιούν την υποκειμενική εμπειρία του χρόνου, και αυτοί οι νευρώνες βρίσκονται σε μια περιοχή του εγκεφάλου δίπλα σε αυτήν στην οποία άλλοι νευρώνες κωδικοποιούν χώρο.
Η νέα μελέτη διεξήχθη από ερευνητές στο Kavli Institute for Systems Neuroscience στο Trondheim της Νορβηγίας. Ο Άλμπερτ Τσάο είναι ο κύριος συγγραφέας της εφημερίδας, η οποία δημοσιεύεται τώρα στο περιοδικό Φύση.
Νευρώνες που αλλάζουν με χρόνος
Πριν από μια δεκαετία, δύο από τους ερευνητές που εργάστηκαν στην πρόσφατη μελέτη - May-Britt Moser και Edvard Moser - ανακάλυψαν ένα δίκτυο νευρώνων που ονομάζεται κυτταρικά πλέγματα που ήταν υπεύθυνοι για την κωδικοποίηση του χώρου.
Αυτή η περιοχή ονομάζεται διάμεσος ενδορρινικός φλοιός. Στη νέα μελέτη, ο Τσάο και οι συνεργάτες του ήλπιζαν ότι θα βρουν ένα παρόμοιο δίκτυο εγκεφαλικών κυττάρων που κωδικοποιεί το χρόνο.
Έτσι, ξεκίνησαν να ερευνούν τους νευρώνες σε μια περιοχή του εγκεφάλου που βρίσκεται δίπλα στον μεσαίο ενδορρινικό φλοιό (στον οποίο ανακαλύφθηκαν κύτταρα πλέγματος). Αυτή η περιοχή ονομάζεται πλευρικός ενδορρινικός φλοιός (LEC).
Αρχικά, οι ερευνητές έψαχναν για ένα μοτίβο αλλά προσπάθησαν να βρουν ένα. «Το σήμα άλλαξε συνέχεια», λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Edvard Moser, καθηγητής στο Νορβηγικό Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας, επίσης στο Τρόντχαιμ της Νορβηγίας.
Έτσι, οι ερευνητές υπέθεσαν ότι ίσως το σήμα δεν άλλαξε μόνο με την πάροδο του χρόνου, αλλά ότι άλλαξε με χρόνος.
«Ο χρόνος […] είναι πάντα μοναδικός και αλλάζει», λέει ο καθηγητής Moser. «Εάν αυτό το δίκτυο κωδικοποιούσε πράγματι το χρόνο, το σήμα θα έπρεπε να αλλάξει με χρόνο για να καταγράψετε εμπειρίες ως μοναδικές αναμνήσεις. "
Έτσι, οι ερευνητές ξεκίνησαν να εξετάσουν τη δραστηριότητα εκατοντάδων LEC νευρώνων στον εγκέφαλο των τρωκτικών.
Η εμπειρία επηρεάζει τα σήματα κωδικοποίησης χρόνου LEC
Για να γίνει αυτό, ο Τσάο και οι συνάδελφοί του κατέγραψαν τη νευρική δραστηριότητα των αρουραίων για ώρες, κατά τη διάρκεια του οποίου τα τρωκτικά υποβλήθηκαν σε μια σειρά πειραμάτων.
Σε ένα πείραμα, οι αρουραίοι έτρεξαν γύρω σε ένα κουτί του οποίου οι τοίχοι άλλαξαν χρώμα. Αυτό επαναλήφθηκε 12 φορές έτσι ώστε τα ζώα να μπορούσαν να ορίσουν «πολλαπλά χρονικά πλαίσια» καθ 'όλη τη διάρκεια του πειράματος.
Η ομάδα εξέτασε τη νευρωνική δραστηριότητα στο LEC, διακρίνοντας μεταξύ της εγκεφαλικής δραστηριότητας που κατέγραψε αλλαγές στο χρώμα του τοίχου από εκείνη που κατέγραψε την εξέλιξη του χρόνου.
«Η [νευρωνική] δραστηριότητα στο LEC καθόρισε σαφώς ένα μοναδικό χρονικό πλαίσιο για κάθε εποχή εμπειρίας στο χρονοδιάγραμμα των λεπτών», γράφουν οι συγγραφείς.
Τα αποτελέσματα του πειράματος "επισημαίνουν το LEC ως πιθανή πηγή πληροφοριών χρονικού περιβάλλοντος που απαιτούνται για σχηματισμό επεισοδιακής μνήμης στον ιππόκαμπο", προσθέτουν οι ερευνητές.
Σε ένα άλλο πείραμα, οι αρουραίοι ήταν ελεύθεροι να περιπλανηθούν σε ανοιχτούς χώρους, επιλέγοντας ποιες ενέργειες να κάνουν και ποιοι χώροι θα εξερευνήσουν κατά την αναζήτηση κομματιών σοκολάτας. Αυτό το σενάριο επαναλήφθηκε τέσσερις φορές.
Ο συν-συγγραφέας της μελέτης Jørgen Sugar συνοψίζει τα ευρήματα, λέγοντας, "Η μοναδικότητα του [νευρωνικού] χρονικού σήματος κατά τη διάρκεια αυτού του πειράματος υποδηλώνει ότι ο αρουραίος είχε πολύ καλή καταγραφή χρόνου και χρονικής ακολουθίας συμβάντων κατά τη διάρκεια των 2 ωρών που διήρκεσε το πείραμα."
«Καταφέραμε να χρησιμοποιήσουμε το σήμα από το δίκτυο κωδικοποίησης χρόνου για να παρακολουθούμε ακριβώς πότε στο πείραμα είχαν συμβεί διάφορα γεγονότα.»
Jørgen Sugar
Τέλος, ένα τρίτο πείραμα υποχρέωσε τα τρωκτικά να ακολουθήσουν μια πιο δομημένη πορεία, με πιο περιορισμένες επιλογές και λιγότερες εμπειρίες. Σε αυτό το σενάριο, οι αρουραίοι έπρεπε να γυρίσουν αριστερά ή δεξιά σε ένα λαβύρινθο, ενώ ψάχνουν σοκολάτα.
«Με αυτήν τη δραστηριότητα, είδαμε το σήμα κωδικοποίησης χρόνου να αλλάζει χαρακτήρα από μοναδικές ακολουθίες στο χρόνο σε ένα επαναλαμβανόμενο και μερικώς επικαλυπτόμενο μοτίβο», εξηγεί ο Τσάο.
«Από την άλλη πλευρά», συνεχίζει, «το σήμα του χρόνου έγινε πιο ακριβές και προβλέψιμο κατά τη διάρκεια της επαναλαμβανόμενης εργασίας.»
"Τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι ο αρουραίος είχε μια εκλεπτυσμένη κατανόηση της χρονικότητας σε κάθε γύρο, αλλά μια κακή κατανόηση του χρόνου από γύρο σε γύρο και από την αρχή έως το τέλος καθ 'όλη τη διάρκεια του πειράματος."
Πώς οι νευρώνες LEC κωδικοποιούν την εμπειρία
Σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης, «Όταν οι εμπειρίες των ζώων περιορίζονταν από συμπεριφορικές εργασίες για να γίνουν παρόμοιες σε επαναλαμβανόμενες δοκιμές, η κωδικοποίηση της χρονικής ροής σε όλες τις δοκιμές μειώθηκε, ενώ η κωδικοποίηση του χρόνου σε σχέση με την έναρξη των δοκιμών βελτιώθηκε».
Όπως καταλήγει ο Τσάο και οι συνάδελφοί του, «Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι οι πληθυσμοί των νευρώνων [LEC] αντιπροσωπεύουν χρόνο εγγενώς μέσω της κωδικοποίησης της εμπειρίας».
Με άλλα λόγια, λένε οι ερευνητές, το "νευρικό ρολόι" LEC λειτουργεί οργανώνοντας την εμπειρία σε μια ακριβή ακολουθία διαφορετικών γεγονότων.
«Η μελέτη μας αποκαλύπτει πώς ο εγκέφαλος έχει νόημα του χρόνου καθώς ένα συμβάν βιώνεται […] Το δίκτυο δεν κωδικοποιεί ρητά τον χρόνο. Αυτό που μετράμε είναι μάλλον ένας υποκειμενικός χρόνος που προέρχεται από τη συνεχιζόμενη ροή εμπειρίας. "
Άλμπερτ Τσάο
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι αλλάζοντας τις δραστηριότητες και την εμπειρία, μπορεί κανείς να αλλάξει το σήμα χρόνου που δίδεται από τους νευρώνες LEC. Αυτό, με τη σειρά του, αλλάζει τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε τον χρόνο.
Τέλος, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι σχηματίζονται επεισοδιακές αναμνήσεις ενσωματώνοντας χωρικές πληροφορίες από τον μεσαίο ενδορρινικό φλοιό με πληροφορίες από το LEC στον ιππόκαμπο.
Αυτό επιτρέπει στον «ιππόκαμπο να αποθηκεύει μια ενοποιημένη αναπαράσταση του τι, πού και πότε».
