Ερευνητές του Ινστιτούτου Kavli για τη Νευροεπιστήμη Συστημάτων στη Νορβηγία ανακάλυψαν ένα δίκτυο εγκεφαλικών κυττάρων που εκφράζει την αίσθηση του χρόνου μέσα σε εμπειρίες και αναμνήσεις. «Αυτό το δίκτυο παρέχει χρονικές σημάνσεις για συμβάντα και παρακολουθεί τη σειρά των γεγονότων μέσα σε μια εμπειρία», λέει ο καθηγητής Edvard Moser, βραβευμένος με Νόμπελ και διευθυντής του Ινστιτούτου Kavli, το οποίο εδρεύει στο Νορβηγικό Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας (NTNU). Αυτή η περιοχή του εγκεφάλου όπου βιώνεται ο χρόνος βρίσκεται ακριβώς δίπλα στην περιοχή που κωδικοποιεί τον χώρο.
Τα ρολόγια είναι συσκευές που δημιουργούνται από τον άνθρωπο για τη μέτρηση του χρόνου. Με κοινωνικό συμβόλαιο, συμφωνούμε να συντονίζουμε τις δικές μας δραστηριότητες σύμφωνα με την ώρα του ρολογιού. Ωστόσο, ο εγκέφαλός σας δεν αντιλαμβάνεται τη διάρκεια στο χρόνο με τις τυποποιημένες μονάδες λεπτών και ωρών στο ρολόι σας. Η υπογραφή του χρόνου στις εμπειρίες και τις αναμνήσεις μας ανήκει σε ένα εντελώς διαφορετικό είδος προσωρινότητας.
Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, ζωντανοί οργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, έχουν αναπτύξει πολλαπλά βιολογικά ρολόγια για να μας βοηθήσουν να παρακολουθούμε τον χρόνο. Αυτό που διαχωρίζει τους διάφορους χρονομέτρους του εγκεφάλου δεν είναι μόνο η κλίμακα του χρόνου που μετράται, αλλά και τα φαινόμενα στα οποία είναι συντονισμένα τα νευρικά ρολόγια. Ορισμένοι χρονομετρητές ρυθμίζονται από εξωτερικές διαδικασίες, όπως το κιρκάδιο ρολόι που είναι συντονισμένο στην άνοδο και την πτώση του φωτός της ημέρας. Αυτό το ρολόι βοηθά τους οργανισμούς να προσαρμοστούν στους ρυθμούς μιας ημέρας.
Άλλοι χρονομετρητές ρυθμίζονται από φαινόμενα πιο εγγενούς προέλευσης, όπως τα χρονικά κύτταρα του ιππόκαμπου που σχηματίζουν ένα σήμα αλυσίδας τύπου ντόμινο που παρακολουθεί χρονικά διαστήματα έως και 10 δευτερόλεπτα με ακρίβεια. Σήμερα γνωρίζουμε πολλά για τους μηχανισμούς του εγκεφάλου για τη μέτρηση μικρών χρονικών κλιμάκων όπως τα δευτερόλεπτα. Λίγα είναι γνωστά, ωστόσο, σχετικά με το χρονοδιάγραμμα που χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος για να καταγράψει τις εμπειρίες και τις αναμνήσεις μας, οι οποίες μπορεί να διαρκέσουν οπουδήποτε από δευτερόλεπτα έως λεπτά έως ώρες.
Ένα νευρικό ρολόι που παρακολουθεί τον χρόνο κατά τη διάρκεια των εμπειριών είναι ακριβώς αυτό που ανακάλυψαν ο Albert Tsao και οι συνεργάτες του στο Kavli Institute for Systems Neuroscience του NTNU. Καταγράφοντας από έναν πληθυσμό εγκεφαλικών κυττάρων, οι ερευνητές εντόπισαν ένα ισχυρό σήμα κωδικοποίησης χρόνου βαθιά μέσα στον εγκέφαλο. «Η μελέτη μας αποκαλύπτει πώς ο εγκέφαλος αντιλαμβάνεται τον χρόνο καθώς βιώνεται ένα γεγονός», λέει ο Τσάο. «Το δίκτυο δεν κωδικοποιεί ρητά την ώρα. Αυτό που μετράμε είναι μάλλον ένας υποκειμενικός χρόνος που προέρχεται από τη συνεχή ροή της εμπειρίας».
Το νευρικό ρολόι λειτουργεί οργανώνοντας τη ροή των εμπειριών μας σε μια τακτική ακολουθία γεγονότων. Αυτή η δραστηριότητα δημιουργεί το ρολόι του εγκεφάλου για υποκειμενικό χρόνο. Η εμπειρία, και η διαδοχή των γεγονότων μέσα στην εμπειρία, είναι επομένως η ουσία της οποίας ο υποκειμενικός χρόνος δημιουργείται και μετράται από τον εγκέφαλο.
Χρονικός Χώρος και Μνήμη στον Εγκέφαλο
«Σήμερα, έχουμε μια αρκετά καλή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλός μας επεξεργάζεται το χώρο, ενώ η γνώση μας για τον χρόνο είναι λιγότερο συνεπής», λέει ο καθηγητής Moser. «Το διάστημα στον εγκέφαλο είναι σχετικά εύκολο να διερευνηθεί. Αποτελείται από εξειδικευμένους τύπους κυττάρων που είναι αφιερωμένοι σε συγκεκριμένες λειτουργίες. Μαζί αποτελούν τα παξιμάδια και τα μπουλόνια του συστήματος», λέει. Το 2005, οι May-Britt και Edvard Moser ανακάλυψαν κελιά πλέγματος που χαρτογραφούν το περιβάλλον μας σε διαφορετικές κλίμακες διαιρώντας το χώρο σε εξαγωνικές μονάδες.
Το 2014, οι Mosers μοιράστηκαν το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής με τον συνάδελφο και μέντορά τους John O’Keefe στο University College του Λονδίνου για τις ανακαλύψεις τους σε κύτταρα που αποτελούν το σύστημα τοποθέτησης του εγκεφάλου. Το 2007, εμπνευσμένος από την ανακάλυψη των κυψελών πλέγματος από τον Mosers, ο τότε υποψήφιος διδάκτορας του Ινστιτούτου Kavli, Albert Tsao, ξεκίνησε να σπάσει τον κώδικα του τι συνέβαινε στον αινιγματικό πλευρικό ενδορινικό φλοιό (LEC). Αυτή η περιοχή του εγκεφάλου βρίσκεται ακριβώς δίπλα στον έσω ενδορινικό φλοιό (MEC), όπου οι επόπτες του, οι Mosers, είχαν ανακαλύψει κύτταρα πλέγματος.
«Ήλπιζα να βρω ένα παρόμοιο λειτουργικό κύτταρο κλειδιού που θα αποκάλυπτε τη λειτουργική ταυτότητα αυτού του νευρωνικού δικτύου», λέει ο Tsao. Το έργο αποδείχθηκε ότι ήταν ένα χρονοβόρο έργο. Δεν φαινόταν να υπάρχει κάποιο μοτίβο στη δραστηριότητα αυτών των κυττάρων. Το σήμα άλλαζε συνεχώς, λέει ο καθηγητής Μόζερ. Μόνο τα τελευταία δύο χρόνια οι ερευνητές άρχισαν να υποψιάζονται ότι το σήμα άλλαζε πράγματι με το χρόνο. Ξαφνικά τα επανακωδικοποιημένα δεδομένα άρχισαν να βγάζουν νόημα.