"Tidsceller" i hjärnan kan vara mer avgörande än vi någonsin förstått
"Tidsceller" i hjärnan kan var mer avgörande än vi någonsin förstått
När det kommer till hur vi upplever, interagerar med och navigerar i vår värld, är timing allt.
Ny forskning på möss tyder på att en specifik uppsättning celler är grundläggande för hur vi lär oss komplexa beteenden som är beroende av timing.
Upptäckten av ett team vid University of Utah i USA kan så småningom hjälpa till att upptäcka uppkomsten av neurodegenerativa sjukdomar som påverkar tidsuppfattningen, som Alzheimers.
För att skapa ett minne för dina personliga arkiv måste din hjärna koda tidpunkten och sekvensen av händelser när du upplever dem. Den skapar denna tidslinje med hjälp av kretsar i den Mediala TemporalLoben (MTL), varav en är den Mediala Entorhinala Cortex (MEC).
Denna MEC-krets har "tidsceller" som avfyras vid specifika ögonblick under uppgifter, på en skala av sekunder och minuter, en sorts organisk intern metronom som hjälper oss att hålla reda på tiden i ögonblicket.
Forskare misstänker att denna "timer" kan sätta sin prägel på episodiska minnen, så "ramarna" av vår upplevelse spelas upp i sekvens, med en inbyggd rytm. men för att göra det skulle dessa tidsceller behöva inlärningsdynamik som tillåter dem att koda olika tidsmässiga sammanhang.
Vi vet att "spatiala celler" inom MTL kan omorganisera sina "skjutfält" efter rumsliga sammanhang, när ett djur rör sig genom olika och föränderliga miljöer.
Forskarna ville undersöka om tidsceller har en liknande förmåga att "ommappa" till olika tidsmässiga sammanhang. De kombinerade en komplex tidsbaserad inlärningsuppgift med hjärnavbildning för att se mönster av tidscellsaktivitet.
Om tidscellerna är lika flexibla som sina runsliga kusiner, antog teamet, då "(1) distinkta sekvenser av tidsceller kommer att bli aktiva när djuren lär sig att identifiera ett nytt temporalt sammanhang och bildar en unik karta eller "tidslinje" för varje temporalt sammanhang, och (2) sådan dynamik stödjer inlärning av timingbeteende." Det första försöket involverade mössen som slutförde en uppgift där tidpunkten för händelser var avgörande, att skilja mellan en luktstimulus med varierande timing, för att få en belöning.
Mönstren i tidscellsaktivitet var konsekventa oavsett luktstimulusmönster, men blev mer komplexa när mössen lärde sig och utvecklade unika "tidsskalor" som motsvarade varje stimulus.
Och när mössen gjorde fel, märkte forskarna att deras tidsceller också aktiverades i fel ordning.
"Tidsceller är tänkta att vara aktiva vid specifika ögonblick under försöket", säger neurobiologen Hyunwoo Lee. Men när mössen gjorde misstag blev en selektiva aktiviteten rörig."
När forskarna kemiskt blockerade MEC, vilket inaktiverade mössens tidsceller, kunde djuren fortfarande uppfatta och förutsäga händelsetiming, men det blev omöjligt för dem att lära sig den tidsbaserade uppgiften från grunden.
"Överraskande nog spelar tidsceller en mer komplicerad roll än att bara spåra tid", säger neurologen Erin Bigus.
"MEC agerar inte som ett riktigt enkelt stoppur som är nödvändigt för att spåra tid under alla enkla omständigheter. Dess roll verkar vara att faktiskt lära sig dessa mer komplexa tidsmässiga relationer.
Den här forskningen kan leda till en bättre förståelse av psykologiska tillstånd där människor upplever tiden väldigt olika, som Alzheimers, som vi redan vet påverkar MEC tidigt i dess utveckling.
"Vi är intresserade av att undersöka om komplexa timingbeteendeuppgifter kan vara ett användbart sätt att upptäcka tidig debut av Alzheimers sjukdom", säger neurobiologen James Hays.
Det finns också ett växande intresse för hur "tidsblindhet" - ett symtom på ADHD och autism - uppstår. Att förstå hur tiden kartläggs och registreras i hjärnan kan hjälpa till att göra undersökningar där också.
Forskarna noterar att även om de fann att MEC har en tydlig roll i timing, finns det andra regioner i MTL, som hippocampus och laterala entorhinala cortex, som också kodar tid.
"En tydlig framtida riktning kommer att innebära att testa nödvändigheten av andra MTL-regioner", skriver teamet.
Kommentarer
Skicka en kommentar