Когда дело доходит до того, как мы воспринимаем наш мир, взаимодействуем с ним и ориентируемся в нем, время решает все. А новые исследования на мышах показывают, что определенный набор клеток имеет фундаментальное значение для того, как мы изучаем сложное поведение, зависящее от времени.
Открытие команды из Университета Юты в США может в конечном итоге помочь обнаружить возникновение нейродегенеративных заболеваний, влияющих на восприятие времени, таких как болезнь Альцгеймера. Это исследование было опубликовано в журнале Nature Neuroscience.
Чтобы создать память для ваших личных архивов, ваш мозг должен закодировать время и последовательность событий, когда вы их переживаете. Он создает эту временную шкалу, используя цепи в медиальной височной доле (MTL), одной из которых является медиальная энторинальная кора (MEC).
Эта схема MEC имеет «ячейки времени», которые срабатывают в определенные моменты выполнения задач в масштабе секунд и минут, своего рода органический внутренний метроном, который помогает нам отслеживать время в данный момент.
Ученые подозревают, что этот «таймер» может оставлять свой след в эпизодических воспоминаниях, поэтому «кадры» нашего опыта воспроизводятся последовательно, со встроенным ритмом. Но для этого этим временным клеткам потребуется динамика обучения, которая позволит им кодировать различные временные контексты.
Мы знаем, что «пространственные клетки» внутри MTL могут реорганизовывать свои «поля активации» в соответствии с пространственными контекстами, когда животное перемещается в различных и меняющихся условиях.
Исследователи хотели выяснить, обладают ли клетки времени аналогичной способностью «переназначать» различные временные контексты. Они объединили сложную задачу обучения, основанную на времени, с визуализацией мозга, чтобы наблюдать закономерности активности клеток времени.
Если клетки времени столь же гибки, как и их пространственные собратья, предположила команда, то «(1) отдельные последовательности ячеек времени станут активными, когда животные научатся идентифицировать новый временной контекст, формируя уникальную карту или «временную шкалу» каждого временного контекста. контексте и (2) такая динамика способствует обучению временному поведению».
В первом испытании мыши выполняли задание, в котором решающее значение имело время событий: им нужно было различать запах и раздражитель с разным временем появления, чтобы получить вознаграждение.
Закономерности временной активности клеток были постоянными независимо от характера обонятельного стимула, но становились более сложными по мере обучения мышей, вырабатывая уникальные «временные шкалы», соответствующие каждому стимулу.
Исследователи заметили, что когда мыши неправильно выполнили испытание, их клетки времени также сработали в неправильном порядке.
«Предполагается, что клетки времени будут активны в определенные моменты во время исследования», — говорит нейробиолог Хёну Ли. «Но когда мыши совершали ошибки, эта избирательная деятельность становилась беспорядочной».
Когда исследователи химически заблокировали МЭК, отключив клетки времени у мышей, животные по-прежнему могли воспринимать и предсказывать время событий, но для них стало невозможным с нуля изучить задачу, основанную на времени.
«Удивительно, но клетки времени играют более сложную роль, чем просто отслеживание времени», — говорит первый автор исследования, нейробиолог Эрин Бигус. «MEC не действует как действительно простой секундомер, необходимый для отслеживания времени в любых простых обстоятельствах. Его роль, по-видимому, заключается в фактическом изучении этих более сложных временных отношений».
Это исследование может привести к лучшему пониманию психологических состояний, при которых люди воспринимают время совершенно по-разному, например, болезни Альцгеймера, которая, как мы уже знаем, поражает МЭК на ранних стадиях своего развития.
«Мы заинтересованы в изучении того, могут ли сложные поведенческие задания на определение времени быть полезным способом раннего выявления болезни Альцгеймера», — говорит старший автор исследования, нейробиолог Джеймс Хейс.
Также растет интерес к тому, как возникает «слепота во времени» — симптом СДВГ и аутизма . Понимание того, как время отображается и регистрируется в мозге, может помочь в продвижении исследований и в этом направлении.
Исследователи отмечают, что, хотя они обнаружили, что MEC играет очевидную роль во времени, в MTL есть и другие области, такие как гиппокамп и латеральная энторинальная кора, которые также кодируют время.
«Очевидное направление дальнейших действий будет включать проверку необходимости других регионов MTL», — пишет команда.
