Наши внутренние часы контролируют суточный ритм, но как удается мозгу точно оценивать небольшие временные масштабы: от секунд до минут?
Есть гипотеза, что он опирается на регулярную активность определенных групп нервных клеток, напоминающую тиканье часов. Но в отличие от последних, нейроны могут "тикать" то быстрее, то медленнее, изменяя восприятие времени. Команда Тиаго Монтейро из Фонда Шампалимо в Лиссабоне показала на крысах, что при оценке малых временных масштабов мозг действительно полагается на активность нейронов, создающую "волны" в одной из областей мозга — стриатуме.
Доказывая связь скорости этих нейронных волн с принятием решений, зависимых от времени, исследователи научили крыс различать разные временные интервалы. Если грызуны, испытывающие жажду, ждали определенное время после сигнала, они получали каплю воды. В зависимости от сигнала животные должны были определить, был ли временной интервал больше или меньше 1,5 секунды.
При этом ученые измеряли активность стриатума, управляющего двигательной активностью и связанного с принятием решений, зависимых от времени. При оценке крысами определенного временного интервала как более длительного, активность нейронов в стриатуме была выше и наоборот.
Проверяя, основана ли эта корреляция на причинно-следственном эффекте, команда использовала для изменения скорости динамики нейронов температуру. Грызунам имплантировали небольшое устройство, нагревавшее или охлаждавшее стриатум нажатием кнопки. Скорость нейронных волн действительно увеличивалась при нагревании и замедлялась при охлаждении.
Команда применила этот подход при поведенческом эксперименте. В результате при охлаждении стриатума крысы оценивали временной интервал как более короткий, а при нагревании считали, что он длиннее. Следовательно, более быстрая активность в нагретом стриатуме действовала подобно ускоренному тиканью стрелки на часах, свидетельствуя о том, что прошло больше времени.
При манипуляции активностью нейронов в стриатуме восприятие времени у грызунов менялось, но скорость их движений оставалась неизменной, то есть стриатум участвует только в принятии решения о том, что и когда делать, а текущее управление движением возлагается на другие структуры мозга. Поэтому в следующем эксперименте специалисты меняли температуру мозжечка, тоже участвующего в управлении движением, что обеспечивало изменение его скорости.
Выводы Монтейро и его коллег могут помочь лучше понять такие заболевания, как болезнь Паркинсона. Команда намерена в дальнейшем выяснить, как нейронные цепи в мозге генерируют временные волны и как они помогают нам реагировать на окружающую среду.
