مکان و زمان نه تنها در فیزیک بلکه در مغز نیز با هم مرتبط هستند. ارتباط نزدیک آن‌ها با توجه ما به طرز تشکیل حافظه رویدادی در مغز، روشن‌تر می‌شود.
حافظه رویدادی، حافظه‌ای خودنوشته می‌باشد که شامل وقایع مشخصی است که در زمان هایی به خصوص اتفاق افتاده‌اند.
خاطره اولین بوسه، و یا اولین پیکی که به سلامتی دوستان خود در آخر هفته زده‌اید، هر دو مثال‌هایی از حافظه رویدادی هستند. برخلاف حافظه مذکور، حافظه معنایی مربوط به اطلاعات عمومی و حقایقی است که مغز ما در خود ذخیره نموده است.
حافظه رویدادی اغلب با “کی” و “کجا” همراه است، و این تحقیق نشان می‌دهد که منطقه‌ای از مغز که اطلاعات مربوط به مکان را پردازش می‌کند، نزدیک به مکانی است که پردازش زمان را برعهده دارد.
به خصوص، مطالعه‌ای جدید نشان داد که شبکه‌ای از سلول‌های مغزی که رمزنگاری تجربه ذهنی زمان را برعهده دارد، در مکانی نزدیک به منطقه پردازشگر مکان قرار دارد.
مطالعه جدید توسط محققان انستیتو Kavli مربوط به Systems neuroscience در شهر Trondheim نروژ انجام گرفته‌است. Albert Tsao نویسنده اصلی این مقاله بوده که در نشریه Nature به چاپ رسیده‌است.
نورون‌هایی که همگام با زمان تغییر پیدا می‌کنند
یک دهه قبل، دو تن از محققان، May-Britt Moser و Edvard Moser که بر روی تحقیق اخیر کار کرده‌اند، شبکه ای ازنورون‌های موسوم به سلول‌های Grid را کشف کرده‌اند که مسئول رمزنگاری اطلاعات مکانی هستند.
این قسمت از مغز، قشر medial entorhinal نامیده می‌شود. در مطالعه جدید، Tsao و همکارانش امیدوارند شبکه‌ای مشابه شبکه مذکور ولی با توانایی رمزنگاری اطلاعات زمانی را بیابند.
بنابراین، آن‌ها شروع به تحقیق در مورد نورون‌های اطراف قشر medial entorhinal کردند. این منطقه قشر lateral entorhinal (LEC) نامیده می‌شود.
بلافاصله، محققان در پی الگویی بودند که به سختی آن را پیدا کردند. نویسنده همکار Edward Moser استاد دانشگاه علم و تکنولوژی نروژ می‌گوید:
سیگنال ورد نظر به طور مرتب تغییر می‌کرد.
بنابراین محققان فرض کردند که شاید این سیگنال‌ها نه فقط با گذر زمان ، بلکه همگام با آن تغییر می‌کردند.
در ادامه سخنان Moser:
زمان همواره منحصر به فرد و متغیر است. اگر این شبکه برای رمزنگاری زمان باشد، این سیگنال باید همگام با زمان تغییر پیدا کند تا وقایعی نظیر خاطرات ویژه را در خود ثبت کند.
بنابراین محققان مشاهده صدها سلول منطقه LEC را در مغز جوندگان کلید زدند.
تجربه، سیگنال‌های رمزکننده زمان در منطقه LEC را تحت تاثیر قرار می‌دهد
همانطور که انتظار می‌رفت، Tsao و همکارانش فعالیت‌های عصبی موشها را ساعت‌ها مورد بررسی قرار دادند، در این حین هم آزمایش‌های مختلفی را روی موشها انجام دادند.
در آزمایشی، موشها اطراف جعبه‌ای می‌دویدند که رنگش تغییر می‌کرد. این تغییر ۱۲ بار اتفاق افتاد بنابراین حیوانات می‌توانستند بافت های زمانی چندگانه را به وسیله آزمایش دریابند.
تیم مشاهده کرد که فعالیت عصبی در LEC، فعالیت‌های مربوط به تغییر رنگ را از آن‌هایی که با پیشرفت زمان مرتبط است، متمایز می‌کند.
نویسندگان می‌گویند: فعالیت در LEC به طور واضحی بافت زمانی مشخصی را در هر واحد تجربه بر اساس مقیاس زمان مشخص می‌کند.
نتایج ازمایش به LEC به عنوان منبع احتمالی برای اطلاعات بافت زمانی اشاره می‌کند که برای ایجاد حافظه رویدادی در هیپوکامپ ضروری می‌باشد.
در ازمایشی دیگر، موشها برای یافتن تکه های شکلات، در فضای باز به حال خود گذاشته شده‌بودند. این آزمایش ۴ بار تکرار شد. نویسنده همکار Jørgen Sugar نتایج یافته‌ها را اینگونه خلاصه می‌کند:
منحصر به فرد بودن سیگنال‌های زمانی در این آزمایش نشان می‌دهد که موش عملکرد خوبی را در ثبت زمان و توالی‌های زمانی وقایع به نمایش گذاشته‌است. ما توانستیم تا با استفاده از سیگنال‌های شبکه رمزکننده زمان، زمان‌های وقوع پدیده‌های مختلف را ردیابی کنیم.
در نهایت، آزمایش سوم موشها را وادار ساخت تا از راه منظم‌تری به هدف خود برسند. همچنین این راه محدودیت‌های زیادی داشت حق انتخاب‌های کمی به موشها داده شده‌بود. در این سناریو موشها برای یافتن شکلات‌ها فقط به دوراهی هایی برمی‌خوردند که آن‌هارا وادار به رفتن به سمت چپ یا راست می‌کرد.
Tsao می‌گوید:
با این آزمایش ما دیدیم که سیگنال‌های رمزکننده زمان الگو‌های منحصر به زمان خود را از دست داده و دارای الگو هایی عمدتا تکراری شده‌اند.
از سویی، این سیگنال‌ها دقیق‌تر شدند و پیشبینی کردن آن‌ها راحت شده‌بود. این اطلاعات نشان می‌دهد که موشها درک ویژه‌ای از زمان در هر دوره دارند، ولی این وضعیت در مورد میان‌دوره‌ها کاملا برعکس است.
چگونه نورون‌های LEC تجربه را رمزنگاری می‌کنند
به گفته محققان:
هنگامی که تجارب حیوانات توسط آزمایش‌ها رفتاری که مکررا تکرار می‌شوند الگوی خاصی را به خود می‌گیرند، رمزنگاری جریان زمانی در هنگام آزمایش‌ها کاهش می‌یابد، با این حال رمزنگاری مربوط به آغاز آزمایش‌ها افزایش قابل توجهی یافته‌بود.
همانطور که Tsao و همکارانش نتیجه گرفتند، یافته‌ها نشان می‌داد جمعیت نورون‌های LEC نماینده زمان هستند که ذاتا در رمزنگاری تجربه وجود دارند.
به عبارت دیگر، ساعت عصبی LEC، تجربه را با تبدیل آن به وقایع متمایز و مشخص مدیریت می‌کند.
Albert Tsao می‌گوید:
مطالعه ما روشن می‌کند که مغز چگونه حس زمان را به پدیده‌ای که تجربه شده، تبدیل می‌کند. شبکه به طور صریح زمان را رمزنگاری نمی‌کند. انچه که ما اندازه می‌گیریم زمان ذهنی است که از تجربه در حال وقوع برداشت شده‌است.
به گفته دانشمندان، یکی از نتایج آزمایش این است که با تغییر فعالیت‌ها و تجربه، می‌توان سیگنال زمانی ایجاد شده توسط LEC را تغییر داد.این مورد، در مقابل، درک ما از زمان را تغییر می‌دهد.
در آخر حافظه رویدادی با ترکیب اطلاعات مکانی از قشر Medial Entorhinal واطلاعات قشر LE در هیپوکامپ شکل می‌گیرد. به هیپوکامپ این توانایی داده شده‌است تا واحدهای اطلاعاتی مجزا و واحدی متشکل از یک زمان و مکان مشخص را در خود ذخیره کند.
