Исследование показало, как мозг считает секунды

Отслеживание хода времени с точностью до секунды важно для контроля и выполнения движений, обучения и возможности предсказывать события. Однако до сих пор не было известно, какие механизмы помогают так четко определять время. Чтобы выяснить, как мозг считает секунды, группа исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе провела серию опытов на мышах.

Сперва ученые дали грызунам запомнить два запаха: один указывал на получение сладкой награды через три секунды, второй — через шесть. Вскоре нейробиологи обнаружили, что мыши научились определять время, через которое им дадут лакомство: почуяв первый запах, они начинали в ожидании облизывать носик раньше. Подробности исследования опубликованы в журнале Neuron.

Измерения показали, что мозг отсчитывает короткие промежутки времени через изменение паттернов нейронной активности. Ученые сравнили этот процесс с падением домино: каждый нейрон активирует следующий — примерно так же одни костяшки толкают соседние во время падения, — а момент времени помечается клеткой, которая в данный момент активна. По аналогии, если падение цепочки домино заняло десять секунд, то можно предположить, что средняя костяшка упала через пять.

Также ученые выяснили, что за определение времени отвечают полосатое тело и премоторная кора головного мозга: в момент выполнения какой-либо задачи изменения паттернов активности клеток в обеих областях кодируют время. Нейробиологи отметили, что динамика полосатого тела оказалась более плавной — это помогает точнее считать секунды. Это открытие доказало, что у мозга есть несколько типов «часов», и, по мнению авторов исследования, в будущем оно поможет узнать больше о нормальной работе организма и различных сбоях.

Ранее группа ученых из Миннесоты обнаружила в теменной коре головного мозга клетки, которые отвечают за счет небольших промежутков времени. Авторы исследования проанализировали механизмы, которые позволяли обезьянам двигать глазами через строго определенные периоды, пока те выполняют простые задачи. Измерения активности мозга помогли обнаружить участок, в котором импульсация нейронов в промежутках между движениями глазных яблок снижалась, с течением времени.

Так ученые подтвердили, что организм млекопитающих, в том числе человека, особым образом воспринимает короткие временные интервалы, и показало, как мозг считает секунды при различных действиях.