Cum creierul creează experiența subiectivă a timpului
Toată lumea a simțit, într-un moment sau altul, că timpul „zboară” într-adevăr când ne distram. De ce se simte diferit în funcție de ceea ce facem cu el? Noi cercetări examinează mecanismele neurologice care formează experiența subiectivă a timpului.
Spațiul și timpul sunt strâns legate - nu doar în fizică, ci și în creier.
Această conexiune intimă devine mai clară atunci când aruncăm o privire asupra modului în care creierul nostru formează amintiri episodice.
Amintirile episodice sunt amintiri autobiografice - adică amintiri despre evenimente specifice care s-au întâmplat cuiva într-un anumit moment al timpului (și al spațiului).
Amintirea primului sărut sau a paharului de vin pe care l-ai împărtășit prietenului tău săptămâna trecută, sunt amândouă exemple de amintiri episodice. În schimb, amintirile semantice se referă la informații generale și fapte pe care creierul nostru le poate stoca.
Amintirile episodice au o componentă pronunțată „unde” și „când”, iar cercetările neuroștiințifice arată că zona creierului care procesează informații spațiale este apropiată de cea responsabilă pentru experiența timpului.
Mai exact, un nou studiu relevă rețeaua de celule cerebrale care codifică experiența subiectivă a timpului, iar acești neuroni sunt localizați într-o zonă a creierului adiacentă celei în care alți neuroni codifică spațiul.
Noul studiu a fost realizat de cercetătorii de la Institutul Kavli pentru Neuroștiința Sistemelor din Trondheim, Norvegia. Albert Tsao este autorul principal al lucrării, care este acum publicată în jurnal Natură.
Neuroni care se schimbă cu timp
În urmă cu peste un deceniu, doi dintre cercetătorii care au lucrat la recentul studiu - May-Britt Moser și Edvard Moser - au descoperit o rețea de neuroni numiți celule de rețea care erau responsabile pentru codificarea spațiului.
Această zonă se numește cortex entorhinal medial. În noul studiu, Tsao și colegii au sperat că vor găsi o rețea similară de celule cerebrale care codifică timpul.
Deci, au început să investigheze neuronii dintr-o zonă a creierului care este adiacentă cortexului entorhinal medial (în care au fost descoperite celulele de rețea). Această zonă se numește cortexul entorhinal lateral (LEC).
Inițial, cercetătorii căutau un model, dar s-au străduit să găsească unul. „Semnalul s-a schimbat tot timpul”, spune co-autorul studiului, Edvard Moser, profesor la Universitatea Norvegiană de Știință și Tehnologie, tot în Trondheim, Norvegia.
Așadar, cercetătorii au emis ipoteza că semnalul nu s-a schimbat doar în timp, ci că s-a schimbat cu timp.
„Timpul […] este întotdeauna unic și în schimbare”, spune prof. Moser. „Dacă această rețea ar fi într-adevăr codificat pentru timp, semnalul ar trebui să se schimbe cu timp pentru a înregistra experiențele ca amintiri unice. ”
Așadar, cercetătorii și-au propus să examineze activitatea a sute de neuroni LEC din creierul rozătoarelor.
Experiența afectează semnalele de codificare a timpului LEC
Pentru a face acest lucru, Tsao și colegii săi au înregistrat activitatea neuronală a șobolanilor ore în șir, timp în care rozătoarele au fost supuse unei serii de experimente.
Într-un experiment, șobolanii au fugit într-o cutie ai cărei pereți și-au schimbat culoarea. Aceasta a fost repetată de 12 ori, astfel încât animalele să poată defini „contexte temporale multiple” pe tot parcursul experimentului.
Echipa a examinat activitatea neuronală în LEC, făcând distincția între activitatea creierului care a înregistrat modificări ale culorii pereților de cea care a înregistrat progresia timpului.
„Activitatea [neuronală] în LEC a definit în mod clar un context temporal unic pentru fiecare epocă de experiență pe scara de timp a minutelor”, scriu autorii.
Rezultatele experimentului „indică LEC ca o posibilă sursă de informații de context temporal necesare formării de memorie episodică în hipocamp”, adaugă cercetătorii.
Într-un alt experiment, șobolanii erau liberi să călătorească prin spații deschise, alegând ce acțiuni să întreprindă și ce spații să exploreze în căutarea unor bucăți de ciocolată. Acest scenariu a fost repetat de patru ori.
Co-autorul studiului, Jørgen Sugar, rezumă concluziile, spunând: „Unicitatea semnalului de timp [neuronal] în timpul acestui experiment sugerează că șobolanul a avut o înregistrare foarte bună a timpului și a secvenței temporale a evenimentelor pe parcursul celor 2 ore în care a durat experimentul”.
„Am reușit să folosim semnalul din rețeaua de codificare a timpului pentru a urmări exact momentul în care în experiment au avut loc diferite evenimente.”
Jørgen Sugar
În cele din urmă, un al treilea experiment a obligat rozătoarele să urmeze o cale mai structurată, cu opțiuni mai limitate și mai puține experiențe. În acest scenariu, șobolanii au trebuit să se întoarcă la stânga sau la dreapta într-un labirint, în timp ce căutau ciocolată.
„Cu această activitate, am văzut caracterul schimbării semnalului de codare a timpului de la secvențe unice în timp la un model repetitiv și parțial suprapus”, explică Tsao.
„Pe de altă parte”, continuă el, „semnalul orar a devenit mai precis și previzibil în timpul sarcinii repetitive”.
„Datele sugerează că șobolanul a avut o înțelegere rafinată a temporalității în fiecare tură, dar o slabă înțelegere a timpului din tură în tură și de la început până la sfârșit pe tot parcursul experimentului.”
Cum codifică neuronii LEC experiența
Potrivit autorilor studiului, „Când experiențele animalelor au fost constrânse de sarcinile comportamentale să devină similare în cadrul studiilor repetate, codificarea fluxului temporal între studii a fost redusă, în timp ce codificarea timpului în raport cu începutul studiilor a fost îmbunătățită”.
După cum concluzionează Tsao și colegii săi, „Descoperirile sugerează că populațiile de neuroni [LEC] reprezintă timpul inerent prin codificarea experienței.”
Cu alte cuvinte, spun cercetătorii, „ceasul neuronal” LEC funcționează organizând experiența într-o succesiune precisă de evenimente distincte.
„Studiul nostru dezvăluie modul în care creierul dă sens timpului pe măsură ce se întâmplă un eveniment [...] Rețeaua nu codifică în mod explicit timpul. Ceea ce măsurăm este mai degrabă un timp subiectiv derivat din fluxul continuu de experiență. ”
Albert Tsao
Potrivit oamenilor de știință, descoperirile sugerează că prin schimbarea activităților și a experienței, se poate modifica semnalul de timp dat de neuronii LEC. La rândul său, aceasta schimbă modul în care percepem timpul.
În cele din urmă, rezultatele sugerează că amintirile episodice se formează prin integrarea informațiilor spațiale din cortexul entorhinal medial cu informațiile din LEC în hipocamp.
Aceasta permite „hipocampului să stocheze o reprezentare unificată a ceea ce, unde și când”.
