W jaki sposób ludzki mózg śledzi kolejność zdarzeń w sekwencji? Badania pokazują, że „komórki czasu” – neurony w hipokampie uważane za reprezentujące informacje czasowe – mogą być klejem, który skleja nasze wspomnienia we właściwej kolejności, abyśmy mogli zapamiętaj prawidłową kolejność wydarzeń.

Dowody na istnienie takich przejściowych komórek śledzących sekwencje zostały wcześniej znalezione u szczurów, u których uważa się, że pewne grupy neuronów wspomagają przywoływanie zdarzeń i planowanie sekwencji, ale przez długi czas mniej wiedziano o tym, jak pamięć epizodyczna jest kodowana w ludzkim mózgu. 

W ramach badań zespół kierowany przez neurolog Leilę Reddy z Centrum Badań nad Mózgiem i Poznaniem (CerCo) we Francji monitorował aktywność elektryczną w mózgach 15 pacjentów z padaczką za pomocą mikroelektrod wszczepionych w hipokampie. Aby stworzyć epizodyczne wspomnienia, konieczne jest powiązanie ze sobą poszczególnych wydarzeń doznania z dokładnością czasową. Biorąc pod uwagę znaczenie hipokampa w uczeniu się sekwencjonowania i ocenie kolejności czasowej, przetestowaliśmy, czy ludzkie neurony hipokampa reprezentują informacje czasowe, podczas gdy uczestnicy uczą się sekwencjonowania przedmiotów.

Eksperymenty przeprowadzono podczas testów medycznych, w których użyto elektrod do zlokalizowania źródła ich umiejscowienia w mózgu. W rezultacie badanie nie wymagało żadnych inwazyjnych lub ryzykownych implantów. Podczas eksperymentów uczestnikom przedstawiano sekwencję obrazów w ustalonej kolejności i proszono o zapamiętanie tej sekwencji.

Podczas sesji elektrody rejestrowały, jak pewne neurony w hipokampie odpalały się w odpowiedzi na eksperyment, zarówno w określonych momentach, kiedy pokazywane były obrazy, pomiędzy momentami, w których nie były pokazywane żadne obrazy, oraz w przerwach, gdy uczestnicy byli proszeni o przewidzenie, który obraz zostanie wyświetlony z sekwencji już pokazanej.

Według naukowców neurony zaangażowane w ten proces to komórki czasu -neurony, których aktywność jest modulowana przez kontekst czasowy w dobrze zdefiniowanym oknie czasowym. Niektóre z tych neuronów były aktywnie zaangażowane w zapamiętywanie lub przywoływanie sekwencji obrazów w eksperymentach, ale niektóre były aktywne pod nieobecność bodźca wzrokowego, co sugeruje, że kodują upływ czasu, nawet gdy nic się nie dzieje.

Zaobserwowano, że komórki czasowe zapalają się w kolejnych momentach tych pustych okresów. Modulacja czasowa w tych okresach nie mogła być spowodowana wydarzeniami zewnętrznymi bo reprezentują one raczej ewoluujący sygnał czasowy wynikający ze zmian w doświadczeniach pacjentów podczas oczekiwania. Naukowcy twierdzą, że komórki czasowe w ludzkim mózgu są „wielowymiarowe”, zdolne do kodowania informacji o czasie, ale także reagują na różnego rodzaju informacje sensoryczne lub bodźce.

„Centrum naszego doświadczenia z przeszłości stanowi zdolność do żywego przypominania sobie konkretnych wydarzeń, które miały miejsce w określonym miejscu i w określonym porządku czasowym… Nasze wyniki dostarczają dodatkowych dowodów na to, że ludzkie neurony hipokampa reprezentują upływ czasu w doświadczeniu”.

 

Zespół uważa, że ​​możliwe jest, że wielowymiarowe zachowanie tych neuronów czasowych może być tym, co rejestruje „co”, „gdzie” i „kiedy” doświadczenia, łącząc ze sobą elementy w celu stworzenia spójnych wspomnień z plątaniny danych wejściowych. Zjawisko subiektywnej mentalnej podróży w czasie jest kamieniem węgielnym pamięci epizodycznej.

Wyniki badania zostały opublikowane w The Journal of Neuroscience.