Bagaimana otak mencipta pengalaman masa yang subjektif
Setiap orang merasakan, pada satu ketika atau ketika, waktu itu memang "terbang" ketika kita bersenang-senang. Mengapa rasanya berbeza bergantung pada apa yang kita lakukan dengannya? Penyelidikan baru mengkaji mekanisme neurologi yang membentuk pengalaman subjektif dari masa.
Ruang dan masa berkait rapat - bukan hanya dalam fizik, tetapi juga otak.
Hubungan intim ini menjadi lebih jelas apabila kita melihat bagaimana otak kita membentuk kenangan episodik.
Kenangan episodik adalah kenangan autobiografi - iaitu kenangan mengenai peristiwa tertentu yang berlaku kepada seseorang pada satu titik waktu dan ruang tertentu.
Kenangan ciuman pertama, atau segelas wain yang anda kongsi dengan rakan anda minggu lalu, adalah kedua-dua contoh kenangan episodik. Sebaliknya, ingatan semantik merujuk kepada maklumat dan fakta umum yang mampu disimpan oleh otak kita.
Kenangan episodik mempunyai komponen "di mana" dan "kapan" yang jelas, dan penyelidikan neurosains menunjukkan bahawa kawasan otak yang memproses maklumat spasial dekat dengan kawasan yang bertanggungjawab untuk pengalaman masa.
Secara khusus, sebuah kajian baru mengungkapkan rangkaian sel-sel otak yang menyandikan pengalaman subjektif dari waktu, dan neuron-neuron ini terletak di kawasan otak yang berdekatan dengan tempat di mana neuron-neuron lain menyandi ruang.
Kajian baru dilakukan oleh penyelidik di Institut Kavli untuk Sistem Neurosains di Trondheim, Norway. Albert Tsao adalah pengarang utama makalah itu, yang kini diterbitkan dalam jurnal Alam semula jadi.
Neuron yang berubah dengan masa
Lebih dari satu dekad yang lalu, dua penyelidik yang membuat kajian baru-baru ini - May-Britt Moser dan Edvard Moser - menemui rangkaian neuron yang disebut sel grid yang bertanggungjawab untuk mengekod ruang.
Kawasan ini dipanggil korteks entorhinal medial. Dalam kajian baru itu, Tsao dan rakan-rakan berharap agar mereka dapat menemukan rangkaian sel otak yang serupa yang mengekod masa.
Jadi, mereka berangkat untuk menyelidiki neuron di area otak yang berdekatan dengan korteks entorhinal medial (di mana sel-sel grid ditemui). Kawasan ini dipanggil korteks entorhinal lateral (LEC).
Pada mulanya, para penyelidik mencari corak tetapi berusaha untuk mendapatkannya. "Isyarat berubah sepanjang masa," kata penulis bersama kajian Edvard Moser, seorang profesor di Universiti Sains dan Teknologi Norway, juga di Trondheim, Norway.
Oleh itu, para penyelidik membuat hipotesis bahawa mungkin isyarat itu tidak hanya berubah dari masa ke masa, tetapi juga berubah dengan masa.
"Waktu […] selalu unik dan berubah," kata Prof Moser. "Sekiranya rangkaian ini memang pengkodan untuk waktu, isyarat harus berubah dengan masa untuk merakam pengalaman sebagai kenangan unik. "
Oleh itu, para penyelidik berusaha untuk mengkaji aktiviti beratus-ratus neuron LEC di otak tikus.
Pengalaman mempengaruhi isyarat pengekodan waktu LEC
Untuk melakukannya, Tsao dan rakannya mencatat aktiviti saraf tikus selama berjam-jam, dan pada masa itu tikus mengalami pelbagai eksperimen.
Dalam satu eksperimen, tikus berlari di dalam kotak yang dindingnya berubah warna. Ini diulang 12 kali sehingga haiwan dapat menentukan "konteks temporal berganda" sepanjang eksperimen.
Pasukan ini memeriksa aktiviti neuron di LEC, membezakan antara aktiviti otak yang mencatat perubahan warna dinding dari yang mencatat perkembangan masa.
"Kegiatan [Neuronal] di LEC dengan jelas menentukan konteks temporal yang unik untuk setiap zaman pengalaman pada skala waktu beberapa minit," tulis penulis.
Hasil eksperimen itu "menunjukkan LEC sebagai sumber maklumat konteks sementara yang mungkin diperlukan untuk pembentukan memori episodik di hippocampus," tambah para penyelidik.
Dalam eksperimen lain, tikus bebas berkeliaran di ruang terbuka, memilih tindakan yang harus diambil dan ruang mana yang harus dijelajahi dalam mengejar sebiji coklat. Senario ini diulang empat kali.
Pengarang bersama kajian Jørgen Sugar merangkum penemuan tersebut, dengan mengatakan, "Keunikan isyarat waktu [neuronal] semasa eksperimen ini menunjukkan bahawa tikus mempunyai catatan masa dan urutan peristiwa yang sangat baik sepanjang 2 jam eksperimen berlangsung."
"Kami dapat menggunakan isyarat dari rangkaian pengekodan waktu untuk melacak tepat kapan dalam eksperimen itu berbagai peristiwa telah terjadi."
Gula Jørgen
Akhirnya, percubaan ketiga mewajibkan pengerat untuk mengikuti jalan yang lebih tersusun, dengan pilihan yang lebih terhad dan pengalaman yang lebih sedikit. Dalam senario ini, tikus harus berbelok ke kiri atau ke kanan dalam labirin, sambil mencari coklat.
"Dengan aktiviti ini, kami melihat isyarat pengekodan waktu mengubah watak dari urutan unik dalam masa menjadi corak berulang dan sebahagiannya bertindih," jelas Tsao.
"Sebaliknya," lanjutnya, "isyarat waktu menjadi lebih tepat dan dapat diramalkan selama tugas berulang."
"Data menunjukkan bahawa tikus memiliki pemahaman yang lebih baik tentang temporalitas pada setiap pusingan, tetapi pemahaman yang buruk tentang waktu dari pusingan ke pangkuan dan dari awal hingga akhir sepanjang eksperimen."
Bagaimana neuron LEC mengekod pengalaman
Menurut penulis kajian, "Ketika pengalaman hewan dibatasi oleh tugas-tugas perilaku untuk menjadi serupa pada percobaan berulang, pengekodan aliran temporal melintasi percobaan berkurang, sedangkan pengekodan waktu relatif terhadap permulaan percobaan ditingkatkan."
Seperti yang disimpulkan oleh Tsao dan rakan-rakannya, "Penemuan menunjukkan bahawa populasi neuron [LEC] mewakili masa secara semula jadi melalui pengekodan pengalaman."
Dengan kata lain, kata para penyelidik, "jam neural" LEC berfungsi dengan mengatur pengalaman menjadi urutan peristiwa yang tepat.
"Studi kami mengungkapkan bagaimana otak mengerti waktu sebagai suatu peristiwa yang dialami […] Jaringan tidak secara eksklusif menyandikan waktu. Apa yang kami ukur adalah waktu subjektif yang berasal dari aliran pengalaman yang berterusan. "
Albert Tsao
Menurut para saintis, penemuan menunjukkan bahawa dengan mengubah aktiviti dan pengalaman, seseorang dapat mengubah isyarat waktu yang diberikan oleh neuron LEC. Ini seterusnya mengubah cara kita melihat masa.
Akhirnya, hasilnya menunjukkan bahawa ingatan episodik terbentuk dengan menyatukan maklumat spatial dari korteks entorhinal medial dengan maklumat dari LEC di hipokampus.
Ini membolehkan "hippocampus menyimpan representasi terpadu tentang apa, di mana, dan kapan."
