Ученые выяснили, как «клетки времени» позволяют мозгу «путешествовать во времени»

Когда человек вспоминает прошлые события, зачастую он может мысленно воспроизвести их точную последовательность. До недавнего времени способность мозга ^[1] кодировать события во времени, а затем обрабатывать их в виде последовательных воспоминаний, оставалась загадкой для ученых. Теперь им удалось выделить ^[2] некоторые нейронные пути в мозгу, которые отвечают за запись и воспроизведение этих последовательностей.

Команда под руководством Лейлы Редди, нейробиолога Центра исследований мозга и познания (CerCo) Французского национального центра научных исследований, тщательно отслеживала активность мозга пациентов, когда они выполняли задачи, требующие задействовать последовательную память ^[3]. Результаты этой работы предполагают, что надежное представление времени происходит в гиппокампе ^[4] — структуре, отвечающей за воспоминания.

«Гиппокамп важен для оценки временного порядка событий, и его повреждение может привести к ухудшению памяти для временного порядка (например, запоминания ^[5] порядка списка элементов)», — говорит ^[6] Редди.

Предыдущие исследования, проведенные на крысах и мышах, показали, что нейроны ^[7] гиппокампа, или «клетки времени», играют центральную роль в восприятии времени и воспоминаниях. Однако остается неясным, насколько клетки времени грызунов похожи на человеческие нейроны ^[8].

Чтобы восполнить этот пробел, Редди и ее коллеги провели два эксперимента для регистрации работы отдельных нейронов в человеческом мозге. Ученые привлекли к исследованию людей, страдающих эпилепсией, которым имплантировали электроды для отслеживания судорожной активности.

В первом эксперименте у пациентов попросили запомнить короткую визуальную последовательность, которая включала изображения цветка, птицы и Барака Обамы. Участники неоднократно просматривали последовательность по порядку; затем эксперимент приостанавливался, и их спрашивали о том, каким будет следующее изображение в последовательности.

Во втором эксперименте группа из шести пациентов просматривала и запоминала ту же последовательность, а также научилась предсказывать следующее изображение. Иногда исследователи приостанавливали показ на 10 секунд, а, пока пациенты ждали продолжения, фиксировали активность нейронов. Выяснилось, что они активно работали даже в моменты ожидания.

Анализируя группы нейронов, исследователи поняли, что они могут расшифровать, в каком временном интервале находится пациент. Теперь им предстоит понять, кодируют ли разные временные клетки события с большой и короткой продолжительностью и могут ли они адаптироваться к разным временным масштабам в зависимости от контекста. В конечном итоге ученые стремятся понять, как кодируются воспоминания. Новые данные свидетельствуют о том, что одни и те же нейроны гиппокампа могут кодировать, помимо времени, также информацию о том, где и что произошло.

По словам ученых, это исследование не только проливает свет на сложный процесс временной организации мозга, но и может помочь пациентам с состояниями, которые влияют на память.

Ранее нейробиологи впервые смогли наблюдать ^[9] за тем, как гиппокамп совершает ошибку ^[10] при извлечении воспоминания. Паттерны активации клеток мозга были похожими в случае извлечения как правильного, так и неправильного воспоминания, однако отличалась скорость их активации.