Время – основа всего. Оно диктует, как мы воспринимаем мир, взаимодействуем с ним и ориентируемся в нем. Недавнее исследование на мышах показало, что особая группа клеток в нашем мозге играет ключевую роль в обучении сложным действиям, зависящим от времени. Это открытие, сделанное учеными из Университета штата Юта (США), может помочь в будущем диагностировать нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, на ранних стадиях.
Чтобы сохранить воспоминание, мозг должен закодировать время и последовательность событий в момент их происхождения. За эту хронологию отвечают нейронные цепи медиальной височной доли мозга, в том числе медиальная энторинальная кора (МЭК). В МЭК находятся “клетки времени”, которые активируются в определенные моменты во время выполнения задач – своего рода внутренний метроном, отмеряющий секунды и минуты нашей жизни.
Ученые предполагают, что этот “таймер” может оставлять свой след в эпизодической памяти, создавая “кадры” нашего опыта, воспроизводимые в определенном ритме. Но для этого “клеткам времени” необходима способность к обучению, позволяющая им кодировать различные временные контексты.
Известно, что “пространственные клетки” в медиальной височной доле могут перестраивать свои “поля возбуждения” в зависимости от пространственного контекста, например, при перемещении животного в новой среде. Исследователи решили выяснить, обладают ли “клетки времени” аналогичной способностью “перенастраиваться” под разные временные контексты.
Ученые разработали сложную задачу, основанную на восприятии времени, и с помощью методов визуализации мозга наблюдали за паттернами активности “клеток времени”. Если “клетки времени” так же гибки, как и их “пространственные” собратья, то, по мнению исследователей:
“Первое – при обучении новому временному контексту будут активироваться разные последовательности “клеток времени”, формируя уникальную “временную шкалу” для каждого контекста. И второе – эта динамика будет лежать в основе обучения поведению, зависящему от времени”.
В первом эксперименте мыши должны были различать запахи, предъявляемые с разной периодичностью, чтобы получить вознаграждение. Паттерны активности “клеток времени” были одинаковыми независимо от запаха, но становились более сложными по мере обучения мышей, формируя уникальные “временные шкалы”, соответствующие каждому стимулу.
Интересно, что когда мыши ошибались, их “клетки времени” также активировались в неправильном порядке. “Клетки времени” должны быть активны в определенные моменты во время эксперимента”, – объясняет нейробиолог Хенву Ли. “Но когда мыши ошибались, эта избирательная активность нарушалась”.
Когда исследователи химически блокировали МЭК, отключая “клетки времени”, мыши все еще могли воспринимать и предсказывать время событий, но не могли научиться новой задаче, основанной на времени. “Удивительно, но “клетки времени” играют более сложную роль, чем просто отслеживание времени”, – говорит первый автор исследования, нейробиолог Эрин Бигус. “МЭК – это не простой секундомер. Похоже, он играет важную роль в обучении более сложным временным отношениям”.
Это исследование может помочь лучше понять природу таких состояний, как болезнь Альцгеймера, при которых люди по-разному воспринимают время. Известно, что болезнь Альцгеймера поражает МЭК на ранних стадиях. “Мы хотим выяснить, могут ли сложные задачи, связанные с восприятием времени, стать инструментом для ранней диагностики болезни Альцгеймера”, – говорит руководитель исследования, нейробиолог Джеймс Хейс.
Кроме того, ученые все больше интересуются природой “временной слепоты” – симптома СДВГ и аутизма. Понимание того, как мозг картирует и записывает время, может помочь в изучении этих состояний.
Исследователи отмечают, что, хотя МЭК играет очевидную роль во восприятии времени, в медиальной височной доле есть и другие области, такие как гиппокамп и латеральная энторинальная кора, которые также кодируют время. “В будущем предстоит выяснить, какую роль играют в этом процессе другие области медиальной височной доли”, – пишут авторы исследования.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Neuroscience.
Читайте также: Почему время замедляется в критических ситуациях? Мнение эксперта
