كيف يخلق الدماغ التجربة الذاتية للوقت
لقد شعر الجميع ، في وقت أو آخر ، أن الوقت بالفعل "يطير" عندما نستمتع. لماذا يبدو الأمر مختلفًا اعتمادًا على ما نفعله به؟ يبحث بحث جديد في الآليات العصبية التي تشكل التجربة الذاتية للوقت.
المكان والزمان مرتبطان ارتباطًا وثيقًا - ليس فقط في الفيزياء ، ولكن أيضًا في الدماغ.
يصبح هذا الارتباط الحميم أكثر وضوحًا عندما نلقي نظرة على كيفية تكوين أدمغتنا لذكريات عرضية.
الذكريات العرضية هي ذكريات سيرة ذاتية - أي ذكريات حول أحداث معينة حدثت لشخص ما في نقطة زمنية محددة (ومساحة).
ذكرى تلك القبلة الأولى ، أو كأس النبيذ الذي شاركته مع صديقك الأسبوع الماضي ، كلاهما مثالان على الذكريات العرضية. على النقيض من ذلك ، تشير الذكريات الدلالية إلى المعلومات العامة والحقائق التي تستطيع أدمغتنا تخزينها.
تحتوي الذكريات العرضية على عنصر "أين" و "متى" واضح ، ويظهر بحث علم الأعصاب أن منطقة الدماغ التي تعالج المعلومات المكانية قريبة من المنطقة المسؤولة عن تجربة الزمن.
على وجه التحديد ، كشفت دراسة جديدة عن شبكة خلايا الدماغ التي تشفر التجربة الذاتية للوقت ، وتقع هذه الخلايا العصبية في منطقة دماغية مجاورة للمنطقة التي تشفر فيها الخلايا العصبية الأخرى الفضاء.
أجرى الدراسة الجديدة باحثون في معهد كافلي لعلم الأعصاب في تروندهايم بالنرويج. ألبرت تساو هو المؤلف الرئيسي للورقة المنشورة الآن في المجلة طبيعة سجية.
الخلايا العصبية التي تتغير مع الوقت
منذ أكثر من عقد من الزمان ، اكتشف اثنان من الباحثين الذين عملوا في الدراسة الأخيرة - ماي بريت موسر وإدوارد موسر - شبكة من الخلايا العصبية تسمى الخلايا الشبكية التي كانت مسؤولة عن تشفير الفضاء.
تسمى هذه المنطقة القشرة المخية الأنفية الداخلية. في الدراسة الجديدة ، كان تساو وزملاؤه يأملون أن يجدوا شبكة مماثلة من خلايا الدماغ التي تشفر الوقت.
لذلك ، شرعوا في فحص الخلايا العصبية في منطقة الدماغ المجاورة للقشرة الأنفية الداخلية الوسطى (حيث تم اكتشاف الخلايا الشبكية). تسمى هذه المنطقة القشرة الشوكية الجانبية الداخلية (LEC).
في البداية ، كان الباحثون يبحثون عن نمط لكنهم كافحوا للعثور عليه. يقول المؤلف المشارك في الدراسة إدوارد موسر ، الأستاذ في الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا ، في تروندهايم بالنرويج أيضًا: "تغيرت الإشارة طوال الوقت".
لذا ، افترض الباحثون أن الإشارة ربما لم تتغير بمرور الوقت فحسب ، بل تغيرت أيضًا مع الوقت.
"الوقت [...] دائمًا فريد ومتغير" ، كما يقول البروفيسور موسر. إذا كانت هذه الشبكة تقوم بالفعل بترميز الوقت ، فسيتعين تغيير الإشارة مع الوقت من أجل تسجيل التجارب كذكريات فريدة ".
لذلك ، شرع الباحثون في فحص نشاط مئات من الخلايا العصبية LEC في أدمغة القوارض.
تؤثر التجربة على إشارات الترميز الزمني لـ LEC
للقيام بذلك ، سجل تساو وزملاؤه النشاط العصبي للجرذان لساعات ، وخلال هذه الفترة خضعت القوارض لمجموعة من التجارب.
في إحدى التجارب ، ركضت الفئران في صندوق تغير لون جدرانه. تكرر هذا 12 مرة حتى تتمكن الحيوانات من تحديد "سياقات زمنية متعددة" طوال التجربة.
قام الفريق بفحص النشاط العصبي في LEC ، التمييز بين نشاط الدماغ الذي سجل التغيرات في لون الجدار من ذلك الذي سجل تقدم الزمن.
كتب المؤلفون: "إن النشاط [العصبي] في LEC حدد بوضوح سياق زمني فريد من نوعه لكل حقبة من الخبرة في النطاق الزمني للدقائق".
أضاف الباحثون أن نتائج التجربة "تشير إلى LEC كمصدر محتمل لمعلومات السياق الزمني الضرورية لتشكيل الذاكرة العرضية في الحُصين".
في تجربة أخرى ، كانت الفئران حرة في التجول في المساحات المفتوحة ، واختيار الإجراءات التي يجب اتخاذها والمساحات التي يجب استكشافها في السعي وراء قطع الشوكولاتة. هذا السيناريو تكرر أربع مرات.
يلخص المؤلف المشارك في الدراسة يورغن شوجر النتائج ، قائلاً: "إن تفرد إشارة الوقت [العصبية] أثناء هذه التجربة يشير إلى أن الجرذ كان لديه سجل جيد جدًا للوقت والتسلسل الزمني للأحداث طوال الساعتين التي استغرقتها التجربة."
"لقد تمكنا من استخدام الإشارة من شبكة الترميز الزمني لتتبع وقت وقوع الأحداث المختلفة في التجربة بالضبط."
يورغن سكر
أخيرًا ، أجبرت تجربة ثالثة القوارض على اتباع مسار أكثر تنظيماً ، مع خيارات محدودة وخبرات أقل. في هذا السيناريو ، كان على الفئران أن تستدير إلى اليسار أو اليمين في متاهة ، كل ذلك أثناء البحث عن الشوكولاتة.
يوضح تساو قائلاً: "من خلال هذا النشاط ، رأينا شخصية تغيير إشارة الترميز الزمني من تسلسلات فريدة في الوقت المناسب إلى نمط متكرر ومتداخل جزئيًا".
ويتابع: "من ناحية أخرى ، أصبحت إشارة الوقت أكثر دقة ويمكن التنبؤ بها خلال المهمة المتكررة".
"تشير البيانات إلى أن الجرذ كان لديه فهم دقيق للزمانية خلال كل لفة ، ولكن فهم ضعيف للوقت من اللفة إلى اللفة ومن البداية إلى النهاية طوال التجربة."
كيف تقوم الخلايا العصبية LEC بترميز التجربة
وفقًا لمؤلفي الدراسة ، "عندما كانت تجارب الحيوانات مقيدة بالمهام السلوكية لتصبح متشابهة عبر التجارب المتكررة ، تم تقليل تشفير التدفق الزمني عبر التجارب ، في حين تم تحسين تشفير الوقت بالنسبة إلى بدء التجارب."
كما استنتج تساو وزملاؤه ، "تشير النتائج إلى أن مجموعات الخلايا العصبية [LEC] تمثل الوقت بطبيعته من خلال تشفير التجربة."
بعبارة أخرى ، يقول الباحثون ، تعمل "الساعة العصبية" LEC من خلال تنظيم التجربة في تسلسل دقيق للأحداث المتميزة.
"تكشف دراستنا كيف يفهم الدماغ الوقت كحدث ما [...] لا تقوم الشبكة بتشفير الوقت بشكل صريح. ما نقيسه هو بالأحرى وقت ذاتي مستمد من التدفق المستمر للخبرة ".
ألبرت تساو
وفقًا للعلماء ، تشير النتائج إلى أنه من خلال تغيير الأنشطة والتجربة ، يمكن للمرء تغيير إشارة الوقت التي تقدمها الخلايا العصبية LEC. وهذا بدوره يغير طريقة إدراكنا للوقت.
أخيرًا ، تشير النتائج إلى أن الذكريات العرضية تتشكل من خلال دمج المعلومات المكانية من القشرة الأنفية الداخلية الوسطى مع المعلومات من LEC في الحُصين.
يسمح هذا لـ "الحصين بتخزين تمثيل موحد لما وأين ومتى."
