Даже когда ничего не происходит, нейроны нашего мозга фиксируют протекающее время, «пульсируя» и готовясь к встрече с новым.
Клетки времени: Непрерывный отсчет
Схема трех шагов эксперимента: знакомство с объектом (1,2 с); временная пауза (10 с); узнавание запаха (1,2 с). На всем его протяжении электроды постоянно следят за активностью нейронов гиппокампа крысы

Знаменитый физик Джон Уилер, автор термина «черные дыры», называл время «тем, что не дает всему происходить одновременно». И хотя дать строгое определение понятию времени чрезвычайно трудно, на интуитивном уровне эта концепция легко доступна — примерно как последовательная организация цепочки событий личного опыта. Звенья этой «цепочки» могут разделяться временнЫми промежутками — причем, эти промежутки между событиями отсчитываются нейронами гиппокампа.

Гиппокамп — одна из наиболее древних областей мозга, играющая ключевую роль в ориентации в пространстве. Основную массу его клеток составляют т.н. нейроны места (или пространственные нейроны), которые активизируются в момент, когда человек или животное обнаруживает себя в определенном месте. Схема (паттерн) активации этой группы нейронов помогает формировать когнитивную карту окружающего пространства. Известна и важная роль гиппокампа в работе механизмов памяти; предполагается, что он обеспечивает кодирование информации для последующего долговременного хранения в других отделах мозга (читайте об этом: «Сине-зеленый страх»). В связи с этим специалисты высказывали предположение о наличии в нем и особых «нейронов времени», которые позволяют последовательной организации запоминаемых событий.

Для проверки этой гипотезы группа профессора Говарда Эйхенбаума (Howard Eichenbaum) поставила остроумный эксперимент с использованием лабораторных животных. Опыт состоял из выполнения крысой двух задач, разделенных задержкой во времени — и с параллельной записью активности нейронов гиппокампа с помощью имплантированных в него электродов. Точнее говоря, первая задача состояла в запоминании связи между объектом и характерным, ярким запахом (например, шарика с запахом орегано, или кубика — с корицей). Лишь затем начинался, собственно, эксперимент. В первой камере крысе предъявлялся объект, затем она перемещалась на 10 секунд в соседнюю камеру, а затем — в третью, где находилась емкость с песком, сбрызнутым соответствующим ароматом. Крыса была обучена, что если объект в первой камере и запах в третьей соответствует одной из знакомых ей парных связок, то песок стоит раскопать — под ним ее ждет вкусная награда. Если же пара не совпадала, копать было бесполезно. (В том случае, когда крыса действовала правильно, она вознаграждалась возможностью еще раз пройти все три шага и получить пищу, если же нет — отсаживалась.)

Но главным, конечно, было не поведение крыс, а поведение их нейронов. Эксперимент показал, что в момент 10-секундной задержки между первым и третьим шагами примерно треть из 300 клеток гиппокампа активизировались один за другим, хотя все это время никаких событий не происходило. Из этого ученые делают вывод, что тем самым гиппокамп вел как бы отсчет времени, протекающего между событием А (предъявлением объекта) и событием Б (предъявлением запаха). При удлинении задержки одни нейроны «включались» в те же моменты, а другие сместили свою активность во времени, как будто приспосабливаясь к новой продолжительности паузы. (Эффективность решения крысой задачи при этом не снижалась.)

Ученые предполагают, что, сохраняя неизменный паттерн активности первой группы нейронов, гиппокамп тем самым удерживает в памяти последнее событие, а давая некоторую свободу действий другой группе — готовится к встрече с неизвестным. Такая версия в некоторой мере поддерживается и еще одним наблюдением. Авторы обратили внимание на то, что в любом случае в период задержки обнаруживался характерный паттерн активности нейронов, но этот паттерн охватывал несколько разные группы клеток, в зависимости от объекта, использованного на первом шаге эксперимента.

По публикации ScienceNOW