Osećaj za vreme je fundamentalan za to kako razumemo, sećamo se i komuniciramo sa svetom. Zadaci koji se kreću od vođenja razgovora do vožnje automobila zahtevaju od nas da se setimo i uočimo koliko dugo stvari traju – složena, ali uglavnom nesvesna kalkulacija koja se neprestano odvija ispod površine naših misli.
Istraživači sa Univerziteta u Juti za zdravlje su otkrili da je kod miševa specifična populacija „vremenskih ćelija“ neophodna za učenje složenih ponašanja gde je tajming kritičan. Poput sekundne kazaljke na satu, vremenske ćelije se aktiviraju u nizu kako bi mapirali kratke vremenske periode.
Ali vremenske ćelije nisu samo jednostavan sat, otkrili su istraživači – kako životinje uče da razlikuju događaje sa različitim vremenskim rasporedom, obrazac aktivnosti vremenske ćelije se menja da bi svaki obrazac događaja predstavljao drugačije. Ovo otkriće bi na kraju moglo pomoći u ranom otkrivanju neurodegenerativnih bolesti, poput Alchajmerove bolesti, koje utiču na osećaj vremena.
Nova studija je objavljena u Nature Neuroscience.
Kombinovanjem složenog zadatka učenja zasnovanog na vremenu sa naprednim snimanjem mozga, istraživači su mogli da posmatraju kako obrasci aktivnosti vremenskih ćelija postaju složeniji kako su miševi učili.
Istraživači su prvo postavili ispitivanje u kojem je učenje razlika u vremenu događaja bilo kritično. Da bi dobili nagradu, miševi su morali da nauče da razlikuju obrasce mirisnog stimulusa koji je imao promenljivo vreme, kao da uče veoma jednostavan oblik Morzeove azbuke.
Pre i nakon što su miševi naučili, istraživači su koristili najsavremeniju mikroskopiju kako bi gledali kako pojedinačne vremenske ćelije pale u realnom vremenu. U početku su njihove vremenske ćelije reagovale na isti način na svaki obrazac mirisnog stimulusa. Ali kako su naučili drugačije vremenske obrasce stimulusa, miševi su razvili različite obrasce aktivnosti vremenskih ćelija za svaki obrazac događaja.
Posebno, tokom ispitivanja u kojima su miševi pogrešili, istraživači su mogli da vide da su njihove vremenske ćelije često pucale pogrešnim redosledom, što sugeriše da je pravi redosled aktivnosti vremenskih ćelija kritičan za obavljanje zadataka zasnovanih na vremenu.
„Vremenske ćelije bi trebalo da budu aktivne u određenim trenucima tokom suđenja“, rekao je dr Hjunvu Li, postdoktorski saradnik iz neurobiologije na Medicinskom fakultetu Spenser Foks Ekles na Univerzitetu Juta i koautor studije. . „Ali kada su miševi napravili greške, ta selektivna aktivnost je postala neuredna.“
Iznenađujuće, vremenske ćelije igraju složeniju ulogu od pukog praćenja vremena, rekla je Erin Bigus, diplomirani istraživački asistent u neurobiologiji i koautor studije. Kada su istraživači privremeno blokirali aktivnost regiona mozga koji sadrži vremenske ćelije, medijalni entorhinalni korteks (MEC), miševi su i dalje mogli da percipiraju, pa čak i da predvide vreme događaja. Ali nisu mogli da nauče složene zadatke vezane za vreme od nule.
„MEC se ne ponaša kao zaista jednostavna štoperica koja je neophodna za praćenje vremena u bilo kojoj jednostavnoj situaciji“, rekao je Bigus. „Čini se da je njegova uloga u učenju ovih složenijih vremenskih odnosa.“
Intrigantno, prethodna istraživanja o MEC-u su otkrila da je on takođe uključen u učenje prostornih informacija i izgradnju „mentalnih mapa“.
U novoj studiji, istraživači su primetili da obrasci moždane aktivnosti koji se javljaju tokom učenja zadataka zasnovanih na vremenu pokazuju neke sličnosti sa prethodno uočenim obrascima uključenim u prostorno učenje; aspekti oba obrasca opstaju čak i dok životinja ne uči aktivno.
Iako je potrebno više istraživanja, ovi rezultati sugerišu da bi mozak mogao da obrađuje prostor i vreme na fundamentalno slične načine, prema istraživačima. „Verujemo da bi entorhinalni korteks mogao da služi dvostrukoj svrsi, delujući i kao odometar za praćenje udaljenosti i kao sat za praćenje proteklog vremena“, rekao je dr Džejms Hejs, docent za neurobiologiju i stariji autor na studija.
„Ovo su prve oblasti mozga koje su pogođene neurodegenerativnim bolestima poput Alchajmerove bolesti. Zainteresovani smo da istražimo da li bi složeni zadaci vremenskog ponašanja mogli biti koristan način za otkrivanje ranog početka Alchajmerove bolesti“, rekao je Hejs.
Učenje o tome kako mozak obrađuje vreme moglo bi na kraju pomoći u otkrivanju neurodegenerativnih bolesti kao što je Alchajmerova bolest, kažu istraživači. MEC je jedna od prvih oblasti mozga na koje Alchajmerova bolest utiče, nagoveštavajući da bi složeni vremenski zadaci potencijalno mogli biti način da se bolest rano uhvati.
