باحثون من المعهد النرويجي لعلم الأعصاب الجهازية. اكتشف معهد كافلي (معهد كافلي لأنظمة علم الأعصاب) شبكة من خلايا الدماغ التي تحدد إحساسنا بالوقت في التجارب والذكريات.قال البروفيسور إدوارد موسر ، الحائز على جائزة نوبل ومدير معهد كافلي ، الواقع في الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا: "توفر هذه الشبكة طوابع زمنية للأحداث وتتابع الأحداث في التجارب السابقة". ، NTNU). تقع منطقة الدماغ التي تستشعر الوقت على مقربة من المنطقة المسؤولة عن إدراك الفضاء.
تعبير الزمن
الساعة هي جهاز أنشأته البشرية لقياس الوقت. من خلال الموافقة على عقد اجتماعي ضمني ، نقوم بتنسيق أنشطتنا الخاصة مع الوقت بالساعة. ومع ذلك ، لا يدرك دماغنا مدة الفترات الزمنية بالوحدات القياسية - الدقائق والساعات ، كما هو الحال في ساعة يدك. التوقيعات المؤقتة في تجاربنا وذكرياتنا لها خصائص زمنية مختلفة تمامًا.
أثناء التطور ، طورت الكائنات الحية ، بما في ذلك البشر ، عدة ساعات بيولوجية تساعدنا على تتبع الوقت. لا تكمن الاختلافات بين الكرونومترات المختلفة في الدماغ فقط في المقاييس الزمنية التي يقيسونها ، ولكن أيضًا في الظواهر التي يتم ضبط الساعة العصبية عليها. يتم التحكم في بعض الكرونومتر من خلال العمليات الخارجية: على سبيل المثال ، يتم تعيين الإيقاعات اليومية لشروق الشمس وغروبها. تساعد هذه الساعة الجسم على التكيف مع الإيقاع اليومي.
يتم تعيين الكرونومترات الأخرى من خلال الظواهر الداخلية ، مثل خلايا الحصين ، التي تخلق إشارة تسلسلية ، مثل تأثير الدومينو ، الذي يقيس بدقة فترات زمنية تصل إلى 10 ثوانٍ. اليوم ، نعرف معظم آليات الدماغ المستخدمة لقياس الوقت على نطاق صغير (على سبيل المثال ، بالثواني). في المقابل ، لا يُعرف الكثير عن الجدول الزمني الذي يستخدمه الدماغ لتسجيل تجاربنا وذكرياتنا ، والتي يمكن أن تستمر من بضع ثوان إلى دقائق وساعات.
الساعة العصبية لوقت الخبرة
الساعة العصبية التي تتبع الوقت أثناء تجربتك هي بالضبط ما تم اكتشافه ، وفقًا لألبرت تساو وزملاؤه في معهد كافلي لعلم الأعصاب الجهازي في NTNU.
من خلال تسجيل نشاط مجموعة من خلايا الدماغ ، حدد الباحثون ترميز إشارة مستقرة في عمق الدماغ.
يقول كاو: "تكشف دراستنا عن الكيفية التي يعطي بها الدماغ معنى للوقت أثناء تجربة الحدث. هذه الشبكة لا ترميز الوقت بشكل صريح. ما نقيسه هو على الأرجح إحساس شخصي بالوقت ، يتم إنشاؤه من خلال الأحداث من ذوي الخبرة ".
تدير الساعات العصبية تنظيم مسار تجربتنا في تسلسل منظم من الأحداث. يولد هذا النشاط ساعات في الدماغ لوقت شخصي. وبالتالي ، فإن التجربة وتسلسل الأحداث فيها هي المادة التي يتم من خلالها توليد الوقت الذاتي وقياسه بواسطة الدماغ.
مساحة وذاكرة مؤقتة في الدماغ
يقول الأستاذ موسر: "لدينا اليوم فهم جيد جدًا لكيفية إدراك أدمغتنا للفضاء ، في حين أن معرفتنا بالزمن ليست كاملة".
"من السهل نسبيًا استكشاف الفضاء في الدماغ. يتكون من أنواع الخلايا المتخصصة المعزولة لوظائف محددة. وأضاف أنهم يشكلون معا أساس النظام ".
في عام 2005 ، اكتشف May-Britt و Edward Moser شبكات عصبية ترسم بيئتنا بمقاييس مختلفة على خريطة تتكون من كتل سداسية. في عام 2014 ، شارك موسر جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لاكتشاف الخلايا التي تشكل نظام تحديد المواقع في الدماغ مع زملائه ومرشده جون أوكيف من جامعة كلية لندن.
في عام 2007 ، مستوحى من اكتشاف موسر للمصفوفات العصبية المشفرة للفضاء ، ألبرت كاو (في ذلك الوقت مرشح الدكتوراه في معهد كافلي) وضع مهمة الكشف عن الظواهر التي تحدث في القشرة المخاطية الجانبية الغامضة الجانبية (LEC). تقع هذه المنطقة من الدماغ بالقرب من القشرة المعوية الأنسية (MEC) ، حيث تم اكتشاف المشابك العصبية من قبل قادتها - موزر وآخرين.
يقول كاو: "كنت آمل في العثور على خلايا نشطة رئيسية مشابهة تكشف عن الميزة الوظيفية لهذه الشبكة العصبية". نتج عن هذه المهمة مشروع طويل.
"بدا أنه لا يوجد نمط في نشاط هذه الخلايا. يقول البروفيسور موزر: "تغيرت الإشارة طوال الوقت".
وفقط في العامين الماضيين ، بدأ الباحثون يقترحون أن الإشارة تتغير بالفعل بمرور الوقت. فجأة ، أصبحت البيانات المسجلة مسبقًا منطقية.
يوضح هذا الرسم التوضيحي وقتًا عرضيًا من تجربة تزلج مدتها 4 ساعات من جبل شديد الانحدار ، بما في ذلك الأحداث التي أثرت على إدراك المتزلج للوقت. الفكرة هي أن الوقت الذي يمر به يعتمد على الأحداث ويمكن إدراكه بشكل أسرع أو أبطأ من الوقت على مدار الساعة.يوجد سجل تم اكتشافه مؤخرًا للوقت ذي الخبرة في القشرة المخية الهوائية الجانبية (LEC) ، المميزة باللون الأخضر. بالقرب من LEC يوجد MEC ، منطقة الدماغ المسؤولة عن الإدراك المكاني (غير موضح في الرسم التوضيحي). بجانب MEC يوجد الحصين ، وهي بنية يتم فيها دمج المعلومات من شبكات الزمان والمكان لتكوين ذكريات عرضية.حقوق الصورة من NeuroscienceNews.com مملوكة لـ Kolbjørn Skarpnes & Rita Elmkvist Nilsen / NTNU Communication Division & Kavli Institute for Neuroscience."الوقت عملية غير متوازنة. يقول البروفيسور موسير: "إن هذه الشبكة فريدة ومتغيرة دائمًا ،" إذا كانت هذه الشبكة ترميز الوقت حقًا ، فيجب أن تتغير الإشارة بمرور الوقت حتى يتم تسجيل التجربة كذاكرة فريدة. "
التقدم التكنولوجي
كان يكفي لموزر وشركاه فك شفرة الإشارة من شبكة عصبية واحدة فقط للعثور على كيفية تشفير الفضاء في القشرة المخية الأنسية. ثبت أن فك رموز الوقت في القشرة المخية المعوية الجانبية مهمة أكثر صعوبة. فقط بالنظر إلى النشاط في مئات الخلايا ، استطاع كاو وزملاؤه أن يروا أن الإشارة تشفر الوقت.
"يتم توزيع النشاط في هذه الشبكات العصبية بحيث أن الآلية نفسها ربما تكمن في هيكل الاتصالات داخل هذه الشبكات. يقول البروفيسور موزر: "إن حقيقة أنها يمكن أن تأخذ شكل أنماط فريدة مختلفة تعني درجة عالية من اللدونة" ، وأعتقد أن الشبكات الموزعة ومجموعات هياكل الأنشطة تستحق اهتمامًا خاصًا في المستقبل. في هذا العمل ، وجدنا منطقة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بوقت الأحداث أو التجارب التي يمكن أن تفرز مجالًا جديدًا تمامًا للبحث ".
شكل الوقت
لطالما كان هيكل الوقت موضوع نقاش بين الفلاسفة والفيزيائيين. ماذا يمكن أن تخبرنا آلية الدماغ المكتشفة حديثًا عن الوقت العرضي عن كيفية إدراكنا للوقت؟ هل تصورنا للخط الزمني ، مثل نهر ، أو دوري ، مثل عجلة أو دوامة؟ تقول البيانات البحثية من Cavli أن كلاهما صحيح ، وأن الإشارة في شبكة ترميز الوقت يمكن أن تتخذ أشكالًا مختلفة عديدة ، اعتمادًا على التجربة.
في عام 2016 ، انضم مرشح الدكتوراه يورجن شوجر إلى مشروع كافلي لإجراء مجموعة جديدة من التجارب التي من شأنها اختبار الفرضية القائلة بأن شبكة LEC ترميز الوقت العرضي. في إحدى التجارب ، قدم الفئران مجموعة واسعة من التجارب وخيارات العمل. كانت حرة في تشغيل واستكشاف وملاحقة قطع الشوكولاتة ، وزيارة سلسلة من البيئات المفتوحة.
يقول شوغار: "إن تفرد إشارة الوقت أثناء هذه التجربة يشير إلى أن الفئران لديها سجل جيد جدًا لتسلسل الوقت والوقت للأحداث خلال التجربة التي تستغرق ساعتين ، وقد تمكنا من استخدام الإشارة من شبكة ترميز الوقت للتتبع بدقة متى أو حدث آخر أثناء التجربة ".
في التجربة الثانية ، كانت المهمة أكثر تنظيمًا ، مع مجموعة أضيق من التجارب وخيارات العمل. تم تدريب الفئران على مطاردة قطع الشوكولاتة عن طريق الدوران لليسار أو اليمين في متاهة على شكل 8.
يقول كاو: "في هذا النشاط ، رأينا أن وقت ترميز الإشارة تغير من تسلسلات فريدة من نوعها إلى نمط متكرر ومتداخل جزئيًا ، من ناحية أخرى ، أصبحت إشارة الوقت أكثر دقة ويمكن التنبؤ بها أثناء المهام المتكررة. تشير البيانات إلى أن الفئران كان لديها حس دقيق للوقت خلال كل لفة ، ولكن شعورًا ضعيفًا بالوقت من اللفة إلى اللفة ومن بداية التجربة إلى نهايتها ".
يجادل البروفيسور موزر بأن الدراسة تظهر أنه عندما تغير النشاط الذي تشارك فيه ، وعندما تغير محتوى تجربتك ، فإنك في الواقع تغير إشارات الوقت في LEC ، وبالتالي الطريقة التي تدرك بها الوقت.