Новое исследование МТИ предоставило доказательства альтернативной теории измерения времени мозгом, которая утверждает, что за совершение действий во времени отвечает изменение динамики нейронов, а не некий встроенный в мозг механизм «эталонных часов».
Чувство времени необходимо для игры на музыкальном инструменте, в спорте и многих других видах деятельности. Ранее нейробиологи разработали несколько моделей, с помощью которых пытались объяснить, как мозг координирует время. Самая известная из них — модель централизованных часов или метронома, который якобы ведет учет времени для всего мозга. Однако, теперь ученые МТИ опровергли эту торию.
«Мозг не ждет пассивно, пока часы отмерят положенное время», — говорит Мердад Джазайери, старший автор статьи, опубликованной в журнале Nature Neuroscience. Несмотря на всю привлекательность моделей часов или метронома в мозге, «они плохо согласуются с тем, что делает мозг», считает он.
Механизм метронома в мозге так и не был не найден, и Джазайери с коллегами задаются вопросом, зачем мозг стал бы тратить ресурсы на создание часов, если они нужны не всегда. Ученые записали нейронную активность трех участков мозга животных, когда они выполняли задание с двумя временными интервалами — 850 мсек и 1500 мсек. И обнаружили, что одни нейроны «загораются» быстрее, другие — медленнее, а некоторые, которые уже колебались, начинают колебаться быстрее или медленнее. Однако главным открытием стало то, что, вне зависимости от нейронного отклика, темп, с которым они выполняли свои действия, зависел от заданного интервала, сообщает MIT News.
В каждой точке времени нейроны находятся в особом «нейронном состоянии», которое меняется со временем, поскольку каждый отдельный нейрон действует по-своему. Для того чтобы выполнить определенное действие, им всем нужно достигнуть заданного конечного состояния. Ученые обнаружили, что нейроны всегда проходят одну и ту же траекторию от начального состояния к конечному, вне зависимости от интервала. Единственное, что меняется, темп, с которым это происходит. Если требуемый интервал дольше, траектория «вытягивается», то есть нейронам требуется больше времени на достижение конечного состояния. Когда интервал короче, траектория сжимается.
По словам профессора Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Дина Буономано, это исследование «прекрасно доказывает то, что чувство времени — распределенный процесс в мозге, то есть, никаких эталонных часов в нем нет».
Недавно нейробиологи МТИ нашли подтверждение еще одной новой модели работы мозга — хранения воспоминаний. Память, как они выяснили, не зависит от силы синапсов в клетках мозга, как считалось ранее.
