Miks lendab aeg, kui sul on lõbus? Uuring loobub valgust

The Groucho Marx Show: American Television Quiz Show - Book / Chair / Clock Episodes (Juuli 2019).

Anonim

Tundub, et aeg läheb väga kiiresti, kui meil on lõbus või seisab, kui me igavaks jääme. Sajandeid on subjektiivne aja tajumine mures teadlaste, filosoofide ja kunstnike seas. Nüüd võis neuroteaduste meeskond leida neurobioloogilist seletust selle kohta, miks me tajume aega teisiti.

Teadlased on hakanud aru saama meie erineva aja arusaama neurobioloogilisest alusest.

Mõned psühholoogiaalased uuringud on näidanud, et emotsioonid mõjutavad meie aega tajumist. Hirm ja stress moonutavad aega ja muudavad selle kauemaks, kui see tegelikult on, samal ajal kui päevad paistavad puhkuse ajal lennuks.

Miks see juhtub? Kuidas aju ahvatleb meid mõtlemise ajaks, on see pikem või lühem, kui see tegelikult on? Ja kas me võiksime leida aju alasid, mis vastutavad selle eest, kuidas me kogeme aega?

Püüdes neile põhiküsimustele vastata, on tütarlapsed, kes on tuntud Lissabonis, Portugalis, on uurinud neuronitegevust hiire aju teatud osades.

Uuring, mille juhendas Champalimaud Neuroteadusprogrammi Õppimislabor juhataja Joe Paton, on avaldatud ajakirjas Science.

Hüpoteesides dopamiini rolli aja tajumisel

Dopamiin on aju keemiline aine või neurotransmitter, tavaliselt seotud aju lõbustuskeskustega. Dopamiin on seotud tasu, motivatsiooni, õppimise, sõltuvuse, liikumise ja tähelepanuga.

Champalimaud keskuse teadlased väitsid, et ka dopamiini vabastavad neuronid võivad mängida rolli aja tajumisel. Nad eeldasid seda, sest dopamiinergilised neuronid leiavad aju sügavas struktuuris nimega substantia nigra pars compacta, ning kahjustusi selles piirkonnas on täheldatud neuroloogilistes tingimustes, kus mõjutab aega.

Substantia nigra on keskmine ajutine väike neuronite pigmentne klastri ja see on jagatud kahte ossa: pars reticulata ja pars compacta. Viimase osa rakud sünteesivad dopamiini ja "saadavad" selle teistele liikumisvastasele ajupiirkondadele, nagu näiteks kõhukinnisus.

Matertia nigra pars compacta mängib ajaloolises töötlemises võtmerolli. Selle mõju ajalisele tajumisele ja liikumisele võib täheldada Parkinsoni tõve, mis on tingitud dopamiini neuronite surmast pars kompaktis.

Uurimisrühm oli varem uurinud närilistel esinevat kõhukinnisust, püüdes mõista, kuidas aju hindab ja jälgib aega. Nende uuringud näitasid, et dopamiini neuronite sisestamise kaotamine striatumini "võib põhjustada ajastusse selektiivse puudujäägi".

Mõõdetakse ajahäiret hiirtel

Uue uuringu jaoks koolitasid teadlased hiiri ülesande täitmiseks, mis hõlmas ajastamist.

Loomade tajumise hindamine on keeruline, kuna loomad ei saa oma kogemustest aru anda. Nii et aastakümneid on teadlased koolitatud loomi, et teha kategoorilisi otsuseid, ja nad on kasutanud neid otsuseid, et teha järeldusi, mida loomad võivad kogeda.

Aja tausta hindamiseks tegi teadlased koolitusi hiirtel, et "hinnata, kas kahe tooni vahelise intervalli kestus oli lühem kui 1, 5 sekundit." Paton selgitab, et hiirtel sai pärast kuu pikkust koolitust "üsna hea".

Hiired osutasid oma valiku, pannes oma nina kas õiges sadamas lühikese intervalli või vasakpoolse sadama pikema intervalli jaoks.

Toonide vaheline intervall tehti katse ajal varieeruvaks ja teadlased maksid hiirtele õigel ajal õige hinnangu.

Uuringu teises osas oli meeskond uurinud dopamiini neuronite elektrilist aktiivsust matertia nigra pars compacta'is.

Selleks kasutasid nad moderniseeritud molekulaarseid ja geneetilisi tööriistu, et mõõta ja manipuleerida dopamiini neuroneid kiirel ajaperioodil.

Fiber-fotomeetria abil mõõdavad teadlased signaale, mis peegeldavad dopamiini neuronite elektrilist aktiivsust. Täpsemalt, nad tegid neuronite fluorestsentsi, kui need olid aktiivsed, ja mõõta valguse intensiivsust.

Aegse tajumisega seotud dopamiini neuronid

"(Fluorestsentsi) näitab mitmete neuronite elektrilist aktiivsust optilise kiu otsa ümber, see võimaldas meil kaudselt jälgida nende neuronite aktiivsuse muutust ülesande ajal, " selgitab Paton.

Teadlased märkasid, et esimese ja teise helina alguses suurenes neuraalne aktiivsus. See näitas, et dopamiini neuronid olid aktiivselt kaasatud ülesandesse.

Veelgi olulisem on see, et neuronitegevus varieerus intensiivsemalt. Teadlased suutsid korreleerida neuronaalse aktiivsuse amplituudi loomade ajahinnanguga.

"Mida nägime oli see, et mida suurem on närvisüsteemi aktiivsuse suurenemine (esimesel ja teisel häälel), seda enam, et loomad kipasid intervalli kestust alahinnata, " ütleb Ph.D. kandidaadi ja uuringu kaasautor Sofia Soares. "Ja mida väiksem on kasv, seda rohkem looma hinnatud kestust."

Seega oli teadlastel võimalik kindlaks teha selge seos dopamiini neuronite ja aju tajumise vahel.

Kuid teadlased pidid samuti leidma põhjusliku seose.

Dopamiini neuronitega kontrollitud aja otsus

Selleks pidi nad nägema, kas neuronitegevus võib tegelikult põhjustada muutusi ajahetkel.

Optogeneetikat kasutava tehnika abil teadlased selektiivselt ja kiiresti manipuleerivad dopamiini neuroneid, et näha, kuidas nad mõjutasid loomade võimet hinnata ajavahemikke.

Optogeneetikas muudetakse ajurakke geneetiliselt muundatud valgustundlikuks. See meetod võimaldab teadlastel sihtrühmi suunata ja kontrollida konkreetseid rakke, kasutades valgustundlikkust. Seda tehnoloogiat kasutatakse kõige sagedamini neuroteadus.

Pärast hiirte neuronite muutmist tegi meeskond valguse abil "vaikimisi" ja "aktiveeritud" dopamiini neuroneid.

"Leidsime, et kui stimuleerime neuroneid, siis kipuvad hiirtel kestust alahinnata, ja kui me neid vaigistada, siis kippusid need ülehinnata. Selle tulemuse koos looduslikult esinevate signaalidega, mida me eelmistes katsetes täheldasime, näitavad, et need neuronid olid piisavad, et muuta seda, kuidas loomad hindasid aja möödumist. See oli meie uuringu peamine tulemus. "

Joe Paton

Tulemused tõenäoliselt inimestele

On väga tõenäoline, et neid tulemusi saab inimestele ekstrapoleerida, selgitab Paton, kuna närviskeem on tõenäoliselt sarnane.

Kuid ta hoiatab, et arvestades näriliste uuringute piiranguid, ei saa me teha lõplikke väiteid selle kohta, mida hiirtel "tajutakse".

Loomad ei suuda oma ettekujutustest aru anda, mistõttu teadlased selles uuringus mõõdetuna ei ole iseenesest pertsept.

"Kui uurime loomi, siis ainus asi, mida me saame mõõta, on looma käitumine. Kuid me ei ole kunagi kindlad, mida nad tajuvad, " ütleb ta. "Me tõlgendame seda kui" looma subjektiivset kogemust ", kuid see on ainult tõlgendus. See on parim, mida me saame teha."

Kui sama mehhanism kehtib inimestele, võib see siiski avaldada märkimisväärset mõju dopamiinergilise süsteemi häirete ravimisel. Sellisteks seisunditeks on tähelepanupuudulikkuse häire ja ainete sõltuvus.

Lugege, kuidas tüvirakud võivad saada uut ravi Parkinsoni tõve jaoks.