Tyrimai rodo, kad „laiko ląstelės“ smegenyse yra labai svarbios sudėtingam mokymuisi

Tyrimai rodo, kad „laiko ląstelės“ smegenyse yra labai svarbios sudėtingam mokymuisi

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Laiko pojūtis yra esminis dalykas tam, kaip mes suprantame, prisimename ir bendraujame su pasauliu. Atliekant užduotis, pradedant pokalbio palaikymu ir baigiant automobilio vairavimu, reikia atsiminti ir suvokti, kiek laiko viskas užtrunka – sudėtingas, bet dažniausiai nesąmoningas skaičiavimas, nuolat vykstantis po mūsų minčių paviršiumi.

Dabar Jutos sveikatos universiteto mokslininkai nustatė, kad pelėms tam tikra „laiko ląstelių“ populiacija yra būtina norint išmokti sudėtingo elgesio, kai laikas yra labai svarbus. Kaip ir laikrodžio antroji rodyklė, laiko ląstelės užsidega iš eilės, kad būtų galima nustatyti trumpus laiko tarpus.

Tačiau tyrėjai išsiaiškino, kad laiko ląstelės nėra tik paprastas laikrodis – gyvūnams išmokus atskirti skirtingą laiko įvykius, laiko ląstelių veiklos modelis keičiasi, kad kiekvienas įvykių modelis būtų vaizduojamas skirtingai. Šis atradimas galiausiai galėtų padėti anksti nustatyti neurodegeneracines ligas, tokias kaip Alzheimerio liga, kurios turi įtakos laiko pojūčiui.

Naujasis tyrimas paskelbtas m Gamtos neuromokslai.

Pelės kodas

Derindami sudėtingą laiku pagrįstą mokymosi užduotį su pažangiu smegenų vaizdavimu, mokslininkai galėjo stebėti, kaip pelėms išmokus laiko ląstelių veiklos modeliai tampa sudėtingesni.

Tyrėjai pirmą kartą surengė bandymą, kuriame buvo labai svarbu sužinoti apie įvykių laiko skirtumus. Kad gautų atlygį, pelės turėjo išmokti atskirti kvapo dirgiklius, kurių laikas buvo kintamas, tarsi jos mokytųsi labai paprastos Morzės abėcėlės formos.

Prieš ir po to, kai pelės išmoko, mokslininkai naudojo pažangiausią mikroskopiją, kad stebėtų atskirų laiko ląstelių šaudymą realiuoju laiku. Iš pradžių jų laiko ląstelės taip pat reagavo į kiekvieną kvapo stimulą. Tačiau išmokusios skirtingai laiko stimuliavimo modelius, pelės sukūrė skirtingus laiko ląstelių veiklos modelius kiekvienam įvykių modeliui.

Pažymėtina, kad atliekant bandymus, kurių metu pelės suklydo, mokslininkai galėjo pastebėti, kad jų laiko ląstelės dažnai šaudė netinkama tvarka, o tai rodo, kad tinkama laiko ląstelių veiklos seka yra labai svarbi atliekant laiku pagrįstas užduotis.

„Laiko ląstelės turėtų būti aktyvios tam tikrais tyrimo momentais“, – sakė Hyunwoo Lee, daktaras, Jutos universiteto Spenserio Foxo Eccleso medicinos mokyklos neurobiologijos mokslų daktaras ir pirmasis tyrimo autorius. . „Tačiau kai pelės padarė klaidų, ta selektyvi veikla tapo netvarkinga.”

Ne tik chronometras

Keista, kad laiko ląstelės vaidina sudėtingesnį vaidmenį nei tik laiko stebėjimas, sakė Erin Bigus, neurobiologijos absolventė ir pirmoji tyrimo autorė. Kai mokslininkai laikinai blokavo smegenų srities, kurioje yra laiko ląstelių, aktyvumą, pelės vis tiek galėjo suvokti ir net numatyti įvykių laiką. Tačiau jie negalėjo išmokti sudėtingų su laiku susijusių užduočių nuo nulio.

„MEC neveikia kaip tikrai paprastas chronometras, būtinas laikui sekti bet kokiomis paprastomis aplinkybėmis“, – sakė Bigusas. „Atrodo, kad jos vaidmuo iš tikrųjų yra išmokti šiuos sudėtingesnius laiko santykius.”

Įdomu tai, kad ankstesni MEC tyrimai parodė, kad jis taip pat dalyvauja mokantis erdvinės informacijos ir kuriant „protinius žemėlapius“.

Naujajame tyrime mokslininkai pastebėjo, kad smegenų veiklos modeliai, atsirandantys mokantis laiku pagrįstų užduočių, rodo tam tikrus panašumus su anksčiau pastebėtais erdvinio mokymosi modeliais; abiejų modelių aspektai išlieka net tada, kai gyvūnas aktyviai nesimoko.

Nors reikia daugiau tyrimų, šie rezultatai rodo, kad smegenys gali apdoroti erdvę ir laiką iš esmės panašiais būdais, teigia mokslininkai. „Manome, kad entorinalinė žievė gali atlikti dvejopą paskirtį – veikti ir kaip odometras atstumui sekti, ir kaip laikrodis, leidžiantis sekti praėjusį laiką“, – sakė daktaras Jamesas Heysas, neurobiologijos docentas ir vyresnysis autorius. studijuoti.

„Tai yra pirmosios smegenų sritys, kurias paveikė neurodegeneracinės ligos, tokios kaip Alzheimerio liga. Esame suinteresuoti ištirti, ar sudėtingos laiko nustatymo užduotys galėtų būti naudingas būdas nustatyti ankstyvą Alzheimerio ligos pradžią”, – sakė Heysas.

Mokslininkai teigia, kad mokymasis, kaip smegenys apdoroja laiką, galiausiai gali padėti nustatyti neurodegeneracines ligas, tokias kaip Alzheimerio liga. MEC yra viena iš pirmųjų smegenų sričių, kurią paveikia Alzheimerio liga, ir tai rodo, kad sudėtingos laiko nustatymo užduotys gali būti būdas anksti užsikrėsti liga.