뇌가 시간의 주관적인 경험을 만드는 방법
모든 사람들은 우리가 즐겁게 지낼 때 시간이 정말로“날아간다”는 것을 어느 시점에서 느꼈습니다. 우리가 무엇을 하느냐에 따라 왜 다른 느낌이 들까 요? 새로운 연구는 시간의 주관적인 경험을 형성하는 신경 학적 메커니즘을 조사합니다.
공간과 시간은 물리학뿐만 아니라 뇌에서도 밀접한 관련이 있습니다.
이 친밀한 관계는 우리의 뇌가 일화 적 기억을 어떻게 형성하는지 살펴보면 더욱 분명해집니다.
에피소드 기억은 자전적 기억, 즉 특정 시점 (및 공간)에서 누군가에게 발생한 특정 사건에 대한 기억입니다.
그 첫 키스에 대한 기억이나 지난주에 친구와 나눈 와인 한 잔은 모두 일화 적 기억의 예입니다. 대조적으로 의미 기억은 우리의 두뇌가 저장할 수있는 일반적인 정보와 사실을 나타냅니다.
일화 적 기억은“어디”와“언제”구성 요소를 가지고 있으며, 신경 과학적 연구에 따르면 공간 정보를 처리하는 뇌 영역은 시간 경험을 담당하는 영역에 가깝습니다.
특히, 새로운 연구에 따르면 시간의 주관적인 경험을 암호화하는 뇌 세포 네트워크가 밝혀졌으며 이러한 뉴런은 다른 뉴런이 공간을 암호화하는 뇌 영역에 인접한 뇌 영역에 위치합니다.
이 새로운 연구는 노르웨이 트론헤임에있는 Kavli 시스템 신경 과학 연구소의 연구자들에 의해 수행되었습니다. Albert Tsao는 현재 저널에 게재 된 논문의 주 저자입니다. 자연.
변화하는 뉴런 와 시각
10 년 전, 최근 연구에 참여한 두 명의 연구원 인 May-Britt Moser와 Edvard Moser는 공간을 인코딩하는 역할을하는 그리드 셀이라고하는 뉴런 네트워크를 발견했습니다.
이 영역을 내 후각 피질이라고합니다. 새로운 연구에서 Tsao와 동료들은 시간을 인코딩하는 유사한 뇌 세포 네트워크를 찾을 수 있기를 희망했습니다.
그래서 그들은 내 후각 피질 (그리드 세포가 발견 된 곳)에 인접한 뇌 영역의 뉴런을 조사하기 시작했습니다. 이 영역을 측면 내후 피질 (LEC)이라고합니다.
처음에 연구원들은 패턴을 찾고 있었지만 패턴을 찾기 위해 고군분투했습니다. “신호는 항상 바뀌었다”고 노르웨이 트론헤임에있는 노르웨이 과학 기술 대학 교수 인 에드바르 드 모저 (Edvard Moser)는 말한다.
그래서 연구원들은 아마도 신호가 시간이 지남에 따라 변하는 것이 아니라 변했다는 가설을 세웠습니다. 와 시각.
"시간 […]은 항상 독특하고 변화합니다."라고 Moser 교수는 말합니다. “이 네트워크가 실제로 시간을 코딩하고 있다면 신호가 변경되어야합니다. 와 경험을 독특한 추억으로 기록하기 위해 시간이 필요합니다.”
그래서 연구원들은 설치류의 뇌에서 수백 개의 LEC 뉴런의 활동을 조사하기 시작했습니다.
경험이 LEC 시간 코딩 신호에 영향을 미침
이를 위해 Tsao와 동료들은 쥐의 신경 활동을 몇 시간 동안 기록했으며, 그 동안 설치류는 다양한 실험을 거쳤습니다.
한 실험에서 쥐들은 벽의 색이 변한 상자에서 뛰어 다녔습니다. 이것은 동물이 실험 전체에 걸쳐 "다중 시간적 맥락"을 정의 할 수 있도록 12 번 반복되었습니다.
팀은 LEC의 신경 활동을 조사하여 벽 색상의 변화를 기록한 뇌 활동과 시간의 경과를 기록한 뇌 활동을 구분했습니다.
"LEC의 [신경] 활동은 분 단위의 모든 경험 시대에 대해 고유 한 시간적 맥락을 명확하게 정의했습니다."라고 저자는 썼습니다.
이 실험의 결과는 "해마에서 일시적인 기억 형성에 필요한 시간적 맥락 정보의 가능한 소스로서 LEC를 지적한다"고 연구원들은 덧붙였다.
또 다른 실험에서 쥐는 열린 공간을 자유롭게 돌아 다니며 초콜릿 조각을 추구하기 위해 취할 조치와 탐색 할 공간을 선택했습니다. 이 시나리오는 네 번 반복되었습니다.
연구 공동 저자 인 Jørgen Sugar는“이 실험 동안 [신경 세포] 시간 신호의 독특함은 실험이 지속 된 2 시간 동안 쥐가 시간과 시간적 사건 순서에 대해 아주 좋은 기록을 가지고 있음을 시사합니다.”라고 결과를 요약합니다.
"시간 코딩 네트워크의 신호를 사용하여 실험에서 다양한 이벤트가 발생한시기를 정확히 추적 할 수있었습니다."
요르겐 설탕
마지막으로, 세 번째 실험에서는 설치류가 더 제한된 옵션과 적은 경험으로보다 구조화 된 경로를 따라야했습니다. 이 시나리오에서 쥐는 초콜릿을 찾는 동안 미로에서 왼쪽이나 오른쪽으로 회전해야했습니다.
"이 활동을 통해 우리는 시간 코딩 신호가 고유 한 시퀀스에서 반복적이고 부분적으로 겹치는 패턴으로 문자를 변경하는 것을 보았습니다."라고 Tsao는 설명합니다.
"반면에 반복되는 작업 중에 시간 신호가 더 정확하고 예측 가능해졌습니다."
"데이터는 쥐가 각 랩 동안 시간성을 세밀하게 이해했지만 실험 전반에 걸쳐 랩에서 랩까지 그리고 시작부터 끝까지 시간에 대한 이해가 부족하다는 것을 시사합니다."
LEC 뉴런이 경험을 인코딩하는 방법
연구 저자에 따르면, "동물의 경험이 반복되는 실험에서 유사 해 지도록 행동 과제에 의해 제한되었을 때, 실험 전반에 걸친 시간 흐름의 인코딩이 감소한 반면 실험 시작과 관련된 시간의 인코딩은 개선되었습니다."
Tsao와 그의 동료들은“이 발견은 [LEC] 뉴런의 집단이 경험의 인코딩을 통해 본질적으로 시간을 나타낸다는 것을 시사합니다.”라고 결론지었습니다.
즉, 연구자들은 LEC "신경 시계"가 경험을 정확한 일련의 고유 한 이벤트로 구성함으로써 작동한다고 말합니다.
“우리의 연구는 사건이 경험 될 때 뇌가 시간을 어떻게 이해하는지 보여줍니다. […] 네트워크는 시간을 명시 적으로 인코딩하지 않습니다. 우리가 측정하는 것은 경험의 지속적인 흐름에서 파생 된 주관적인 시간입니다.”
알버트 차오
과학자들에 따르면이 발견은 활동과 경험을 변경함으로써 LEC 뉴런이 제공하는 시간 신호를 변경할 수 있음을 시사합니다. 이것은 우리가 시간을 인식하는 방식을 변화시킵니다.
마지막으로, 결과는 내측 내 후각 피질의 공간 정보와 해마의 LEC 정보를 통합하여 일시적 기억이 형성됨을 시사합니다.
이를 통해 "해마는 언제, 어디서, 무엇을 통합적으로 표현할 수 있습니다."
