Cách bộ não tạo ra trải nghiệm chủ quan về thời gian
Mọi người đều cảm thấy, tại thời điểm này hay thời điểm khác, thời gian thực sự “bay” khi chúng ta đang vui vẻ. Tại sao nó cảm thấy khác nhau tùy thuộc vào những gì chúng ta làm với nó? Nghiên cứu mới xem xét các cơ chế thần kinh hình thành trải nghiệm chủ quan về thời gian.
Không gian và thời gian có quan hệ mật thiết với nhau - không chỉ trong vật lý mà còn trong não bộ.
Mối liên hệ mật thiết này trở nên rõ ràng hơn khi chúng ta xem xét cách bộ não của chúng ta hình thành những ký ức theo từng giai đoạn.
Ký ức sử thi là ký ức tự truyện - nghĩa là ký ức về các sự kiện cụ thể đã xảy ra với ai đó tại một thời điểm cụ thể trong thời gian (và không gian).
Ký ức về nụ hôn đầu tiên đó, hoặc về ly rượu mà bạn đã chia sẻ với người bạn của mình vào tuần trước, đều là những ví dụ về những ký ức nhiều đoạn. Ngược lại, ký ức ngữ nghĩa đề cập đến thông tin và sự kiện chung mà bộ não của chúng ta có khả năng lưu trữ.
Ký ức giai đoạn có thành phần rõ ràng là “ở đâu” và “khi nào”, và nghiên cứu khoa học thần kinh cho thấy vùng não xử lý thông tin không gian gần với vùng chịu trách nhiệm về trải nghiệm thời gian.
Cụ thể, một nghiên cứu mới cho thấy mạng lưới các tế bào não mã hóa trải nghiệm chủ quan về thời gian và các tế bào thần kinh này nằm trong vùng não liền kề với vùng mà các tế bào thần kinh khác mã hóa không gian.
Nghiên cứu mới được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Thần kinh Hệ thống Kavli ở Trondheim, Na Uy. Albert Tsao là tác giả chính của bài báo, hiện đã được xuất bản trên tạp chí Thiên nhiên.
Tế bào thần kinh thay đổi với thời gian
Hơn một thập kỷ trước, hai trong số các nhà nghiên cứu đã thực hiện nghiên cứu gần đây - May-Britt Moser và Edvard Moser - đã phát hiện ra một mạng lưới các tế bào thần kinh được gọi là các tế bào lưới chịu trách nhiệm mã hóa không gian.
Khu vực này được gọi là vỏ não ruột trung gian. Trong nghiên cứu mới, Tsao và các đồng nghiệp hy vọng rằng họ sẽ tìm thấy một mạng lưới tương tự của các tế bào não mã hóa thời gian.
Vì vậy, họ bắt đầu điều tra các tế bào thần kinh trong một vùng não tiếp giáp với vỏ não trung gian (nơi các tế bào lưới được phát hiện). Khu vực này được gọi là vỏ não ruột bên (LEC).
Ban đầu, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm một mẫu nhưng phải vật lộn để tìm ra một mẫu. Đồng tác giả nghiên cứu Edvard Moser, giáo sư tại Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy, cũng ở Trondheim, Na Uy, cho biết: “Tín hiệu thay đổi liên tục.
Vì vậy, các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng có lẽ tín hiệu không chỉ thay đổi theo thời gian mà còn thay đổi với thời gian.
Giáo sư Moser nói: “Thời gian […] luôn là duy nhất và luôn thay đổi. “Nếu mạng này thực sự được mã hóa theo thời gian, tín hiệu sẽ phải thay đổi với thời gian để ghi lại những trải nghiệm như những kỷ niệm độc đáo. ”
Vì vậy, các nhà nghiên cứu bắt đầu kiểm tra hoạt động của hàng trăm tế bào thần kinh LEC trong não của loài gặm nhấm.
Kinh nghiệm ảnh hưởng đến tín hiệu mã hóa thời gian LEC
Để làm được như vậy, Tsao và các đồng nghiệp đã ghi lại hoạt động thần kinh của chuột trong nhiều giờ, trong thời gian đó loài gặm nhấm phải chịu một loạt các thí nghiệm.
Trong một thí nghiệm, những con chuột chạy xung quanh trong một chiếc hộp có tường đổi màu. Điều này được lặp lại 12 lần để các loài động vật có thể xác định "nhiều bối cảnh thời gian" trong suốt thí nghiệm.
Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra hoạt động của tế bào thần kinh trong LEC, phân biệt giữa hoạt động của não ghi lại những thay đổi trong màu tường và hoạt động ghi lại sự tiến triển của thời gian.
Các tác giả viết: “Hoạt động [Neuronal] trong LEC xác định rõ ràng một bối cảnh thời gian duy nhất cho mọi kỷ nguyên kinh nghiệm trong khoảng thời gian vài phút”.
Các nhà nghiên cứu cho biết thêm, kết quả của thử nghiệm “chỉ ra LEC như một nguồn thông tin bối cảnh thời gian có thể có, cần thiết cho việc hình thành trí nhớ theo từng giai đoạn ở vùng hải mã”.
Trong một thí nghiệm khác, những con chuột được tự do đi lang thang trong các không gian mở, chọn hành động nào để thực hiện và không gian nào để khám phá để theo đuổi các mẩu sô cô la. Kịch bản này đã được lặp lại bốn lần.
Đồng tác giả của nghiên cứu, Jørgen Sugar, tóm tắt các phát hiện, nói rằng, "Tính độc nhất của tín hiệu thời gian [tế bào thần kinh] trong thí nghiệm này cho thấy rằng con chuột đã ghi lại rất tốt về thời gian và chuỗi thời gian của các sự kiện trong suốt 2 giờ thí nghiệm kéo dài."
“Chúng tôi có thể sử dụng tín hiệu từ mạng mã hóa thời gian để theo dõi chính xác thời điểm các sự kiện khác nhau đã xảy ra trong thử nghiệm.”
Đường Jørgen
Cuối cùng, thử nghiệm thứ ba buộc các loài gặm nhấm đi theo một con đường có cấu trúc hơn, với nhiều lựa chọn hạn chế hơn và ít trải nghiệm hơn. Trong kịch bản này, những con chuột phải rẽ trái hoặc phải trong một mê cung, trong khi tìm kiếm sô cô la.
Tsao giải thích: “Với hoạt động này, chúng tôi đã thấy tín hiệu mã hóa thời gian thay đổi ký tự từ các chuỗi duy nhất theo thời gian thành một mẫu lặp đi lặp lại và có phần chồng chéo.
“Mặt khác,” anh ấy tiếp tục, “tín hiệu thời gian trở nên chính xác hơn và dễ đoán hơn trong quá trình thực hiện nhiệm vụ lặp đi lặp lại.”
"Dữ liệu cho thấy rằng con chuột có hiểu biết tinh tế về thời gian trong mỗi vòng, nhưng lại kém hiểu biết về thời gian từ vòng này sang vòng khác và từ đầu đến cuối trong suốt thí nghiệm."
Cách các tế bào thần kinh LEC mã hóa trải nghiệm
Theo các tác giả nghiên cứu, "Khi trải nghiệm của động vật bị hạn chế bởi các nhiệm vụ hành vi để trở nên giống nhau trong các thử nghiệm lặp đi lặp lại, thì việc mã hóa dòng thời gian qua các thử nghiệm bị giảm xuống, trong khi mã hóa thời gian liên quan đến thời điểm bắt đầu thử nghiệm được cải thiện."
Như Tsao và các đồng nghiệp của ông kết luận, "Các phát hiện cho thấy rằng quần thể tế bào thần kinh [LEC] đại diện cho thời gian vốn có thông qua mã hóa kinh nghiệm."
Nói cách khác, các nhà nghiên cứu nói, “đồng hồ thần kinh” LEC hoạt động bằng cách sắp xếp trải nghiệm thành một chuỗi chính xác của các sự kiện riêng biệt.
“Nghiên cứu của chúng tôi tiết lộ cách não bộ hiểu về thời gian khi một sự kiện được trải qua […] Mạng không mã hóa thời gian một cách rõ ràng. Những gì chúng tôi đo lường là thời gian chủ quan bắt nguồn từ dòng kinh nghiệm liên tục. "
Albert Tsao
Theo các nhà khoa học, phát hiện này cho thấy rằng bằng cách thay đổi các hoạt động và trải nghiệm, người ta có thể thay đổi tín hiệu thời gian do các tế bào thần kinh LEC đưa ra. Đến lượt nó, điều này thay đổi cách chúng ta nhìn nhận thời gian.
Cuối cùng, các kết quả cho thấy ký ức theo từng giai đoạn hình thành bằng cách tích hợp thông tin không gian từ vỏ não trung gian với thông tin từ LEC trong hồi hải mã.
Điều này cho phép "hồi hải mã lưu trữ một đại diện thống nhất về cái gì, ở đâu và khi nào."
