Hvordan hjernen skaber den subjektive oplevelse af tiden
Alle har på et eller andet tidspunkt følt, at tiden faktisk ”flyver”, når vi har det sjovt. Hvorfor føles det anderledes afhængigt af hvad vi gør med det? Ny forskning undersøger de neurologiske mekanismer, der danner den subjektive oplevelse af tiden.
Rum og tid hænger tæt sammen - ikke kun i fysik, men også i hjernen.
Denne intime forbindelse bliver tydeligere, når vi ser på, hvordan vores hjerner danner episodiske minder.
Episodiske minder er selvbiografiske minder - det vil sige minder om specifikke begivenheder, der skete med nogen på et bestemt tidspunkt (og rum).
Hukommelsen om det første kys eller det glas vin, du delte med din ven i sidste uge, er begge eksempler på episodiske minder. Derimod henviser semantiske minder til generel information og fakta, som vores hjerner er i stand til at lagre.
Episodiske minder har en udtalt "hvor" og "hvornår" komponent, og neurovidenskabelig forskning viser, at hjerneområdet, der behandler rumlig information, er tæt på det, der er ansvarligt for oplevelsen af tiden.
Specifikt afslører en ny undersøgelse netværket af hjerneceller, der koder for den subjektive oplevelse af tid, og disse neuroner er placeret i et hjerneområde ved siden af det, hvor andre neuroner koder for plads.
Den nye undersøgelse blev udført af forskere ved Kavli Institute for Systems Neuroscience i Trondheim, Norge. Albert Tsao er hovedforfatter af papiret, som nu offentliggøres i tidsskriftet Natur.
Neuroner der ændrer sig med tid
For over et årti siden opdagede to af forskerne, der arbejdede på den nylige undersøgelse - May-Britt Moser og Edvard Moser - et netværk af neuroner kaldet gitterceller, der var ansvarlige for kodning af plads.
Dette område kaldes den mediale entorhinal cortex. I den nye undersøgelse håbede Tsao og kolleger, at de ville finde et lignende netværk af hjerneceller, der koder for tid.
Så de satte sig for at undersøge neuroner i et hjerneområde, der støder op til den mediale entorhinal cortex (hvor gitterceller blev opdaget). Dette område kaldes den laterale entorhinal cortex (LEC).
Oprindeligt ledte forskerne efter et mønster, men kæmpede for at finde et. ”Signalet ændrede sig hele tiden,” siger studiemedforfatter Edvard Moser, professor ved det norske universitet for videnskab og teknologi, også i Trondheim, Norge.
Så hypotesen om, at signalet måske ikke bare ændrede sig over tid, men at det ændrede sig med tid.
"Tid [...] er altid unik og ændrer sig," siger prof. Moser. ”Hvis dette netværk faktisk kodede for tid, ville signalet skulle ændres med tid for at registrere oplevelser som unikke minder. ”
Så forskerne satte sig for at undersøge aktiviteten af hundreder af LEC-neuroner i hjernen hos gnavere.
Erfaring påvirker LEC-tidskodende signaler
For at gøre det registrerede Tsao og kolleger rotternes neurale aktivitet i timevis, i hvilket tidsrum gnavere blev udsat for en række eksperimenter.
I et eksperiment løb rotterne rundt i en kasse, hvis vægge skiftede farve. Dette blev gentaget 12 gange, så dyrene kunne definere "flere tidsmæssige sammenhænge" gennem hele eksperimentet.
Holdet undersøgte den neuronale aktivitet i LEC og skelner mellem hjerneaktiviteten, der registrerede ændringer i vægfarve fra den, der registrerede tidens progression.
"[Neuronal] aktivitet i LEC definerede klart en unik tidsmæssig kontekst for hver oplevelsesperiode på minutskalaen," skriver forfatterne.
Eksperimentets resultater "peger på LEC som en mulig kilde til tidsmæssig kontekstinformation, der er nødvendig for episodisk hukommelsesdannelse i hippocampus," tilføjer forskerne.
I et andet eksperiment var rotterne fri til at strejfe gennem åbne rum og valgte hvilke handlinger der skulle udføres, og hvilke rum de skulle udforske i jagten på bit chokolade. Dette scenarie blev gentaget fire gange.
Studie medforfatter Jørgen Sugar opsummerer resultaterne og siger: "Det unikke ved [neuronal] tidssignalet under dette eksperiment antyder, at rotten havde en meget god registrering af tid og tidsmæssig rækkefølge af begivenheder i løbet af de 2 timer eksperimentet varede."
"Vi var i stand til at bruge signalet fra det tidskodende netværk til at spore nøjagtigt, hvornår der i eksperimentet var forskellige begivenheder."
Jørgen Sugar
Endelig forpligtede et tredje eksperiment gnavere til at følge en mere struktureret vej med mere begrænsede muligheder og færre oplevelser. I dette scenarie måtte rotterne dreje enten til venstre eller højre i en labyrint, mens de hele tiden søgte efter chokolade.
”Med denne aktivitet så vi tidskodningssignalet ændre karakter fra unikke sekvenser i tide til et gentagne og delvist overlappende mønster,” forklarer Tsao.
"På den anden side," fortsætter han, "blev tidssignalet mere præcist og forudsigeligt under den gentagne opgave."
"Dataene antyder, at rotten havde en raffineret forståelse af temporalitet under hvert skød, men en dårlig forståelse af tid fra skød til skød og fra start til slut gennem hele eksperimentet."
Hvordan LEC-neuroner koder for oplevelse
Ifølge undersøgelsesforfatterne, "Da dyrs oplevelser blev begrænset af adfærdsmæssige opgaver til at blive ens på tværs af gentagne forsøg, blev kodningen af tidsmæssig strømning på tværs af forsøg reduceret, mens kodningen af tid i forhold til starten af forsøg blev forbedret."
Som Tsao og hans kolleger konkluderer, "Resultaterne antyder, at populationer af [LEC] neuroner repræsenterer tid iboende gennem kodning af oplevelse."
Med andre ord, siger forskerne, fungerer LEC “neurale ur” ved at organisere oplevelse i en præcis sekvens af forskellige begivenheder.
”Vores undersøgelse afslører, hvordan hjernen giver mening med tiden, når en begivenhed opleves [...] Netværket koder ikke eksplicit tid. Det, vi måler, er snarere en subjektiv tid afledt af den løbende strøm af oplevelser. ”
Albert Tsao
Ifølge forskerne antyder resultaterne, at man ved at ændre aktiviteterne og oplevelsen kan ændre tidssignalet fra LEC-neuroner. Dette ændrer igen, hvordan vi opfatter tid.
Endelig antyder resultaterne, at episodiske minder dannes ved at integrere rumlig information fra den mediale entorhinal cortex med information fra LEC i hippocampus.
Dette gør det muligt for "hippocampus at gemme en samlet repræsentation af hvad, hvor og hvornår."
