脳が時間の主観的な体験をどのように作り出すか
誰もが、ある時点で、私たちが楽しんでいるとき、その時は確かに「飛ぶ」と感じています。私たちが何をするかによって、なぜそれが違うと感じるのですか？新しい研究は、時間の主観的な経験を形成する神経学的メカニズムを調べます。
空間と時間は、物理学だけでなく脳においても密接に関連しています。
この親密な関係は、私たちの脳がエピソード記憶をどのように形成するかを見るとより明確になります。
エピソード記憶は自伝的記憶です。つまり、特定の時点（および空間）で誰かに起こった特定の出来事についての記憶です。
その最初のキスの記憶、または先週友達と共有したグラスワインの記憶は、どちらもエピソード記憶の例です。対照的に、意味記憶とは、私たちの脳が保存できる一般的な情報と事実を指します。
エピソード記憶には顕著な「場所」と「いつ」の要素があり、神経科学的研究は、空間情報を処理する脳領域が時間の経験に責任がある領域に近いことを示しています。
具体的には、新しい研究により、時間の主観的な経験をエンコードする脳細胞のネットワークが明らかになり、これらのニューロンは、他のニューロンが空間をエンコードする領域に隣接する脳領域に位置しています。
新しい研究は、ノルウェーのトロンハイムにあるKavli Institute for SystemsNeuroscienceの研究者によって実施されました。アルバート・ツァオはこの論文の筆頭著者であり、現在ジャーナルに掲載されています。 自然.
変化するニューロン と 時間
10年以上前、最近の研究に取り組んだ2人の研究者（May-BrittMoserとEdvardMoser）は、空間のエンコードを担当するグリッドセルと呼ばれるニューロンのネットワークを発見しました。
この領域は内側嗅内皮質と呼ばれます。新しい研究では、Tsaoらは、時間をエンコードする同様の脳細胞ネットワークを見つけることを望んでいました。
そこで彼らは、内側嗅内皮質（グリッド細胞が発見された）に隣接する脳領域のニューロンの調査に着手しました。この領域は外側嗅内皮質（LEC）と呼ばれます。
当初、研究者たちはパターンを探していましたが、それを見つけるのに苦労しました。 「信号は常に変化していました」と、同じくノルウェーのトロンハイムにあるノルウェー科学技術大学の教授である研究共著者のエドヴァルド・モーザーは述べています。
したがって、研究者たちは、おそらく信号は時間の経過とともに変化しただけでなく、変化したと仮定しました と 時間。
「時間[…]は常にユニークで変化しています」とモーザー教授は言います。 「このネットワークが実際に時間をコーディングしている場合、信号を変更する必要があります と 経験をユニークな思い出として記録するための時間。」
そこで、研究者たちはげっ歯類の脳内の何百ものLECニューロンの活動を調べることに着手しました。
経験はLECタイムコーディング信号に影響します
そうするために、Tsaoらはラットの神経活動を何時間も記録し、その間にげっ歯類はさまざまな実験を受けました。
ある実験では、ネズミは壁の色が変わった箱の中を走り回っていました。動物が実験を通して「複数の時間的文脈」を定義できるように、これを12回繰り返した。
チームは、壁の色の変化を記録した脳活動と時間の進行を記録した脳活動を区別して、LECの神経活動を調べました。
「LECでの[ニューロン]活動は、分単位のタイムスケールでの経験のすべてのエポックに対して、固有の時間的コンテキストを明確に定義しました」と著者は書いています。
実験の結果は、「海馬でのエピソード記憶形成に必要な時間的文脈情報の可能な情報源としてのLECを示しています」と研究者は付け加えています。
別の実験では、ラットは自由にオープンスペースを歩き回り、チョコレートのかけらを追求するために実行するアクションと探索するスペースを選択しました。このシナリオは4回繰り返されました。
研究の共著者であるJørgenSugarは、「この実験中の[ニューロン]時報の独自性は、実験が2時間続いた間、ラットが時間とイベントの時間的シーケンスの非常に良い記録を持っていたことを示唆しています」と述べています。
「タイムコーディングネットワークからの信号を使用して、実験でさまざまなイベントがいつ発生したかを正確に追跡することができました。」
ヨルゲンシュガー
最後に、3番目の実験では、げっ歯類はより構造化された道をたどり、選択肢が限られ、経験も少なくなりました。このシナリオでは、チョコレートを探している間、ラットは迷路の中で左または右に曲がらなければなりませんでした。
「このアクティビティでは、タイムコーディング信号が時間内の一意のシーケンスから反復的で部分的に重複するパターンに変化するのを見ました」とTsao氏は説明します。
「その一方で、時報は反復作業中に、より正確で予測可能になりました」と彼は続けます。
「データは、ラットが各ラップ中の一時性について洗練された理解を持っていたが、ラップからラップまで、そして実験を通して最初から最後までの時間についてはよく理解されていなかったことを示唆しています。」
LECニューロンが経験をエンコードする方法
研究の著者によると、「動物の経験が行動課題によって制約され、反復試行間で類似するようになると、試行間の時間的流れのエンコードが減少し、試行の開始に関連する時間のエンコードが改善されました。」
Tsaoと彼の同僚が結論付けているように、「調査結果は、[LEC]ニューロンの集団が経験の符号化を通じて本質的に時間を表すことを示唆しています。」
言い換えれば、研究者によると、LECの「神経時計」は、経験を正確な一連の別個のイベントに編成することによって機能します。
「私たちの研究は、イベントが発生したときに脳がどのように時間を理解するかを明らかにしています[…]ネットワークは時間を明示的にエンコードしていません。私たちが測定するのは、進行中の経験の流れから導き出された主観的な時間です。」
アルバートツァオ
科学者によると、調査結果は、活動と経験を変えることによって、LECニューロンによって与えられる時報を変えることができることを示唆しています。これにより、時間の認識方法が変わります。
最後に、結果は、内側嗅内皮質からの空間情報を海馬のLECからの情報と統合することによってエピソード記憶が形成されることを示唆している。
これにより、「海馬は、何を、どこで、いつ、統一された表現で保存することができます」。
