Zespół neurobiologów z Fundacji Champalimaud (Lizbona, Portugalia) dokonał interesującego odkrycia związanego z naszym "wewnętrznym zegarem" umiejscowionym w mózgu: wszystko dzięki manipulacji... temperaturą prążkowia. Fascynująca seria badań to nowatorski sposób zrozumienia percepcji czasu oraz tego, w jaki mózg przetwarza i organizuje nasze aktywności.
Pytanie, jak postrzegamy i rozumiemy czas, zadawane jest przez ludzkość od dawien dawna. Znacznie bliższa nam (choć czasami i tak daleka w naszych możliwościach zrozumienia jej) teoria względności Einsteina zakłada, że czas może się rozciągać i kurczyć - za jego deformowanie się odpowiadać ma przestrzeń. I co ciekawe, nasze mózgi (choć w oczywiście zupełnie inny sposób) mają zdolność do rozciągania i skracania naszych subiektywnych osądów dotyczących czasu. Zapewne mieliście kiedyś poczucie, że przykre chwile trwają wiecznie, a te miłe - kończą się w okamgnieniu.
Najnowsze badanie Fundacji Champalimaud opublikowane w czasopiśmie Nature Neuroscience wskazuje na mocne dowody istnienia wewnętrznego mechanizmu "percepcji czasu" w mózgu, który wpływa wielorako na nasze zachowanie. Wykorzystując szczury, naukowcy sztucznie zmodyfikowali ich wzorce aktywności neuronalnej, co miało bezpośredni wpływ na sposób, w jaki szczury postrzegały trwający czas. Naukowcy przy tej okazji wyszli z założenia, że nasze rytmy okołodobowe bardziej skupiają się na dużych przedziałach czasu (organizm osadza poszczególne cykle naszej aktywności na przestrzeni 24 godzin i świetnie mu to wychodzi), to jednak mimo wszystko wiadomo mniej o tym, jak nasze organizmy radzą sobie z odmierzaniem czasu w skali od sekund do minut. A przecież to właśnie w tym zakresie podejmujemy większość naszych codziennych aktywności.
Naukowcy stworzyli więc hipotezę istnienia "zegara populacyjnego" jest on interesującą koncepcją związaną z tą mniejszą skalą. Nasz mózg wedle niej miałby posiadać zdecentralizowane i elastyczne poczucie czasu, które wydaje się kształtowane przez dynamiczne sieci neuronowe rozproszone w różnych obszarach mózgu. Według tej hipotezy, nasz umysł mierzy czas na podstawie spójnych wzorców aktywności rozwijających się w grupach neuronów podczas różnych działań. Aby udowodnić lub obalić istnienie takiego mechanizmu w naszych organizmach, naukowcy przeprowadzili szereg eksperymentów, w których trenowali szczury do rozpoznawania różnych przedziałów czasowych. Prążkowie tych zwierząt charakteryzowało się innym wzorcem aktywności, gdy szczury odczuwały dany przedział jako "dłuższy" lub "krótszy". I co ciekawe, gdy zwierzęta zgłaszały dany przedział czasowy jako dłuższy, aktywność zmieniała się w czasie szybciej, a gdy był odczuwany jako ten krótszy, aktywność neuronalna rozwijała się wolniej.
Tutaj trzeba powiedzieć wprost: korelacja między aktywnością neuronalną, a percepcją czasu nie oznacza bezpośredniej przyczynowości. Wiedząc o tym, naukowcy postanowili skorzystać z narzędzi do eksperymentalnej manipulacji aktywności neuronalnej za pomocą temperatury. Technika ta już wcześniej była stosowana w badaniach nad ptakami wykorzystującymi często rozbudowany i efektowny śpiew. Dzięki specjalnemu urządzeniu - badacze mogli lokalnie ogrzewać i schładzać prążkowie szczurów, jednocześnie monitorując aktywność neuronalną. Podczas eksperymentów szczury były znieczulone: dlatego naukowcy użyli technik optogenetycznych, które wykorzystują światło do stymulacji określonych komórek, aby wygenerować aktywność w prążkowiu uśpionych szczurów.
Okazało się bowiem, że zmieniając temperaturę prążkowia, badacze mogli wpływać na sposób, w jaki szczury oceniały trwający czas. Gdy ów obszar mózgu było ochładzany, zwierzęta częściej oceniały odstęp czasowy jako krótki. Gdy zaś było podgrzewane, częściej zgłaszały, że jest on długi. Zastanawiające było to, że zmiany w aktywności neuronów nie wpływały na tempo ruchów zwierząt w zadaniach. Badania te sugerują, że prążkowie odgrywa kluczową rolę w podejmowaniu decyzji o tym, co należy zrobić i kiedy to zrobić, podczas gdy inne obszary mózgu odpowiadają za kontrolę ruchów "tu i teraz", a owe procesy są od siebie kompletnie niezależne.
Dzięki takim odkryciom, możemy w przyszłości doczekać się nowych terapii chorób związanych z nieprawidłową percepcją czasu i/lub uszkodzeniem prążkowia: m. in. chodzi o choroby neurodegeneracyjne związane z agregacją nieprawidłowo skonformowanej alfa-synukleiny (choroba Parkinsona, zanik wieloukładowy), czy schorzenia transmitowane genetycznie (np. pląsawica Huntingtona i inne). Ci ludzie niesamowicie cierpią, a uszkodzenie mózgu w obszarach związanych z percepcją czasu dodatkowo wzmaga w nich odczucie niekończącej się, przedłużonej w czasie tortury. W objawowym modelu leczenia tych chorób (innego na razie nie mamy, jesteśmy w stanie jedynie zmniejszać cierpienie chorych), mogłaby to być jedna z ważniejszych form pomocy pod kątem potencjału zmniejszania przykrych doznań związanych z procesem chorobowym.
Mimo, że naukowcy dokonali istotnych odkryć - wiele zagadek czeka na rozwiązanie. Badacze zastanawiają się, jakie dokładnie obszary mózgu generują obliczenia dotyczące aktywności prążkowia. Dodatkowo, istnieje wiele pytań dotyczących tego, jak te owe obliczenia pozwalają nam dostosować się do zmian w najbliższym otoczeniu i jakie pierwotnie funkcje one spełniały. Wygląda na to, że jedna z istotniejszych zagadek moich wczesnych lat: "dlaczego czas raz płynie wolno, a raz szybko - choć minęło tyle samo godzin / minut?" jest bliska rozwiązania, a to z kolei toruje nam drogę do innych, trudniejszych już pytań i możliwości ich rozwiązania.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
