Come il cervello crea l'esperienza soggettiva del tempo
Tutti hanno sentito, prima o poi, che il tempo "vola" davvero quando ci stiamo divertendo. Perché sembra diverso a seconda di cosa ne facciamo? Una nuova ricerca esamina i meccanismi neurologici che formano l'esperienza soggettiva del tempo.
Lo spazio e il tempo sono strettamente correlati, non solo nella fisica, ma anche nel cervello.
Questa connessione intima diventa più chiara quando diamo uno sguardo a come il nostro cervello forma ricordi episodici.
I ricordi episodici sono ricordi autobiografici, cioè ricordi di eventi specifici accaduti a qualcuno in un punto specifico nel tempo (e nello spazio).
Il ricordo di quel primo bacio, o del bicchiere di vino che hai condiviso con il tuo amico la scorsa settimana, sono entrambi esempi di ricordi episodici. Al contrario, i ricordi semantici si riferiscono a informazioni e fatti generali che il nostro cervello è in grado di memorizzare.
I ricordi episodici hanno una componente "dove" e "quando" pronunciata e la ricerca neuroscientifica mostra che l'area del cervello che elabora le informazioni spaziali è vicina a quella responsabile dell'esperienza del tempo.
Nello specifico, un nuovo studio rivela la rete di cellule cerebrali che codificano l'esperienza soggettiva del tempo e questi neuroni si trovano in un'area del cervello adiacente a quella in cui altri neuroni codificano lo spazio.
Il nuovo studio è stato condotto dai ricercatori del Kavli Institute for Systems Neuroscience a Trondheim, Norvegia. Albert Tsao è l'autore principale dell'articolo, ora pubblicato sulla rivista Natura.
Neuroni che cambiano con tempo
Oltre un decennio fa, due dei ricercatori che hanno lavorato al recente studio - May-Britt Moser ed Edvard Moser - hanno scoperto una rete di neuroni chiamati celle a griglia che erano responsabili della codifica dello spazio.
Quest'area è chiamata corteccia entorinale mediale. Nel nuovo studio, Tsao e colleghi speravano di trovare una rete simile di cellule cerebrali che codifica il tempo.
Quindi, hanno deciso di indagare sui neuroni in un'area del cervello adiacente alla corteccia entorinale mediale (in cui sono state scoperte le cellule della griglia). Quest'area è chiamata corteccia entorinale laterale (LEC).
Inizialmente, i ricercatori stavano cercando uno schema, ma hanno faticato a trovarne uno. "Il segnale cambiava continuamente", afferma il coautore dello studio Edvard Moser, professore presso l'Università norvegese di scienza e tecnologia, sempre a Trondheim, in Norvegia.
Quindi, i ricercatori hanno ipotizzato che forse il segnale non solo è cambiato nel tempo, ma è cambiato con tempo.
"Il tempo [...] è sempre unico e mutevole", afferma il Prof. Moser. “Se questa rete codificasse davvero il tempo, il segnale dovrebbe cambiare con tempo per registrare le esperienze come ricordi unici ".
Quindi, i ricercatori hanno deciso di esaminare l'attività di centinaia di neuroni LEC nel cervello dei roditori.
L'esperienza influisce sui segnali di codifica temporale LEC
Per fare ciò, Tsao e colleghi hanno registrato l'attività neurale dei ratti per ore, durante le quali i roditori sono stati sottoposti a una serie di esperimenti.
In un esperimento, i topi correvano in una scatola le cui pareti cambiavano colore. Questo è stato ripetuto 12 volte in modo che gli animali potessero definire "più contesti temporali" durante l'esperimento.
Il team ha esaminato l'attività neuronale nella LEC, distinguendo tra l'attività cerebrale che registrava i cambiamenti nel colore della parete da quella che registrava la progressione del tempo.
"L'attività [neuronale] nella LEC ha definito chiaramente un contesto temporale unico per ogni epoca di esperienza sulla scala temporale dei minuti", scrivono gli autori.
I risultati dell'esperimento "indicano la LEC come una possibile fonte di informazioni sul contesto temporale necessarie per la formazione della memoria episodica nell'ippocampo", aggiungono i ricercatori.
In un altro esperimento, i topi erano liberi di vagare per spazi aperti, scegliendo quali azioni intraprendere e quali spazi esplorare alla ricerca di pezzetti di cioccolato. Questo scenario è stato ripetuto quattro volte.
Il coautore dello studio Jørgen Sugar riassume i risultati, dicendo: "L'unicità del segnale temporale [neuronale] durante questo esperimento suggerisce che il ratto aveva una registrazione molto buona del tempo e della sequenza temporale degli eventi durante le 2 ore in cui è durato l'esperimento".
"Siamo stati in grado di utilizzare il segnale dalla rete di codifica temporale per monitorare esattamente quando nell'esperimento si sono verificati i vari eventi."
Jørgen Sugar
Infine, un terzo esperimento ha obbligato i roditori a seguire un percorso più strutturato, con opzioni più limitate e meno esperienze. In questo scenario, i topi dovevano girare a sinistra oa destra in un labirinto, cercando sempre il cioccolato.
"Con questa attività, abbiamo visto il segnale di codifica temporale cambiare carattere da sequenze uniche nel tempo a uno schema ripetitivo e parzialmente sovrapposto", spiega Tsao.
"D'altra parte", continua, "il segnale orario è diventato più preciso e prevedibile durante l'attività ripetitiva".
"I dati suggeriscono che il topo avesse una comprensione raffinata della temporalità durante ogni giro, ma una scarsa comprensione del tempo da un giro all'altro e dall'inizio alla fine durante l'esperimento."
Come i neuroni LEC codificano l'esperienza
Secondo gli autori dello studio, "Quando le esperienze degli animali sono state costrette da compiti comportamentali a diventare simili in prove ripetute, la codifica del flusso temporale attraverso le prove è stata ridotta, mentre la codifica del tempo relativo all'inizio delle prove è stata migliorata".
Come concludono Tsao e i suoi colleghi, "I risultati suggeriscono che le popolazioni di neuroni [LEC] rappresentano il tempo intrinsecamente attraverso la codifica dell'esperienza".
In altre parole, affermano i ricercatori, l '"orologio neurale" della LEC funziona organizzando l'esperienza in una sequenza precisa di eventi distinti.
“Il nostro studio rivela come il cervello dia un senso al tempo mentre viene vissuto un evento […] La rete non codifica esplicitamente il tempo. Quello che misuriamo è piuttosto un tempo soggettivo derivato dal flusso continuo di esperienza ".
Albert Tsao
Secondo gli scienziati, i risultati suggeriscono che modificando le attività e l'esperienza, si può alterare il segnale temporale fornito dai neuroni LEC. Questo, a sua volta, cambia il modo in cui percepiamo il tempo.
Infine, i risultati suggeriscono che i ricordi episodici si formano integrando le informazioni spaziali dalla corteccia entorinale mediale con le informazioni dalla LEC nell'ippocampo.
Ciò consente "all'ippocampo di memorizzare una rappresentazione unificata di cosa, dove e quando".
