Când vine vorba de modul în care experimentăm, interacționăm și navigăm în lumea noastră, sincronizarea este esențială. Iar noile cercetări la șoareci sugerează că un set specific de celule este fundamental pentru modul în care învățăm comportamente complexe care se bazează pe sincronizare.

Descoperirea făcută de o echipă de la Universitatea Utah din SUA ar putea ajuta în cele din urmă la detectarea apariției bolilor neurodegenerative care afectează percepția timpului, precum Alzheimer.

Pentru a crea o memorie pentru arhivele personale, creierul trebuie să codifice momentul și secvența evenimentelor pe măsură ce le trăiți. Acesta creează această cronologie folosind circuite din lobul temporal medial (MTL), dintre care unul este cortexul entorinal medial (MEC), potrivit sciencealert.com.

Ce fac „celulele timpului”

Acest circuit MEC are „celule de timp” care se declanșează în momente specifice în timpul sarcinilor, pe o scară de secunde și minute, un fel de metronom intern organic care ne ajută să ținem cont de timp în acel moment.

Oamenii de știință bănuiesc că acest „cronometru” își poate lăsa amprenta asupra amintirilor episodice, astfel încât „cadrele” experienței noastre sunt reluate în succesiune, cu un ritm încorporat. Dar, pentru a face acest lucru, aceste celule temporale ar avea nevoie de o dinamică de învățare care să le permită să codifice contexte temporale diferite.

Știm că „celulele spațiale” din MTL își pot reorganiza „câmpurile de ardere” în funcție de contextele spațiale, pe măsură ce un animal se deplasează prin medii diferite și schimbătoare.

Învățarea comportamentului de sincronizare

Cercetătorii au dorit să investigheze dacă celulele temporale au o capacitate similară de a se „reprograma” în funcție de contexte temporale diferite. Ei au combinat o sarcină complexă de învățare bazată pe timp cu imagistica cerebrală pentru a observa modelele de activitate ale celulelor temporale.

Dacă celulele temporale sunt la fel de flexibile ca verii lor spațiali, echipa a emis ipoteza că „(1) secvențe distincte de celule temporale vor deveni active pe măsură ce animalele învață să identifice un nou context temporal, formând o hartă unică sau „cronologie” a fiecărui context temporal și (2) o astfel de dinamică susține învățarea comportamentului de sincronizare”.

Primul proces a implicat completarea de către șoareci a unei sarcini în care sincronizarea evenimentelor a fost crucială, distingând între un stimul de miros cu sincronizare variabilă, pentru a obține o recompensă.

Scări temporale

Modelele de activitate ale celulelor temporale au fost consecvente indiferent de modelul stimulului odorant, dar au devenit mai complexe pe măsură ce șoarecii au învățat, dezvoltând „scări temporale” unice corespunzătoare fiecărui stimul.

Iar atunci când șoarecii au greșit procesul, cercetătorii au observat că și celulele lor temporale s-au declanșat în ordinea greșită.

„Celulele temporale ar trebui să fie active în momente specifice din timpul încercării”, spune neurobiologul Hyunwoo Lee. „Dar atunci când șoarecii au făcut greșeli, această activitate selectivă a devenit dezordonată”.

Atunci când cercetătorii au blocat chimic MEC, dezactivând celulele temporale ale șoarecilor, animalele au fost în continuare capabile să perceapă și să prezică sincronizarea evenimentelor, dar a devenit imposibil pentru ele să învețe de la zero sarcina bazată pe timp.

„În mod surprinzător, celulele timpului joacă un rol mai complicat decât simpla urmărire a timpului”, spune primul autor al studiului, neurobiologul Erin Bigus: „MEC nu acționează ca un cronometru foarte simplu care este necesar pentru a urmări timpul în orice circumstanță simplă. Rolul său pare să fie în învățarea acestor relații temporale mai complexe.”

Debutul precoce al bolii Alzheimer

Această cercetare ar putea duce la o mai bună înțelegere a condițiilor psihologice în care oamenii experimentează timpul foarte diferit, cum ar fi boala Alzheimer, despre care știm deja că afectează MEC la începutul progresiei sale.

„Suntem interesați să explorăm dacă sarcinile complexe de comportament temporal ar putea fi o modalitate utilă de a detecta debutul precoce al bolii Alzheimer”, spune autorul principal al studiului, neurobiologul James Heys.

De asemenea, există un interes crescând pentru modul în care apare „orbirea timpului”, un simptom al ADHD și al autismului. Înțelegerea modului în care timpul este cartografiat și înregistrat în creier ar putea contribui la progresul cercetărilor și în acest domeniu.

Cercetătorii notează că, deși au constatat că MEC are un rol clar în sincronizare, există alte regiuni în MTL, cum ar fi hipocampul și cortexul entorinal lateral, care codifică, de asemenea, timpul. „O direcție viitoare clară va implica testarea necesității altor regiuni MTL”, spun cercetătorii.