Як мозок відстежує час

Вчені давно задавалися питанням, чи всі ділянки мозку слідують одному спільному внутрішньому годиннику, чи кожна ділянка може підтримувати свій власний локальний годинник, коли це необхідно.

Щоб подолати цю прогалину в знаннях, дослідницька група під керівництвом доцента Ріічіро Хіри з кафедри фізіології та клітинної біології Токійського інституту наук (Science Tokyo), Японія, досліджувала, як дві області мозку координують своє відчуття часу. У своєму дослідженні, опублікованому онлайн у 17-му томі журналу Nature Communications 11 червня2026 року, вчені вивчали вторинну моторну кору та задню тім'яну кору у мишей під час інноваційного завдання з відстеження часу.

Спочатку дослідники навчили мишей передбачати час винагород, чергуючи6-секундні та 12-секундні інтервали. З часом миші засвоїли цю закономірність іпочали передбачати як короткі, так і довгі інтервали винагород. Потім командавикористовувала широкопольову двофотонну кальцієву візуалізацію для одночасногозапису активності тисяч нейронів у двох областях мозку, поки тварини виконувализавдання.

В обох областях команда спостерігала послідовні закономірності активності, причому різні нейрони активувалися в різні моменти, що свідчить про те, що обидві області представляли минулий час. За допомогою декодуючого аналізу дослідники оцінили, який момент часу представляла кожна область мозку в даному випробуванні. Цей підхід виявив два види помилок: випадки, коли обидві області неправильно оцінювали час однаково, та випадки, коли лише одна область відхилялася. Це свідчило про те, що ці області не є ні ідеально синхронізованими, ні повністю незалежними.

Щоб пояснити це явище, команда створила обчислювальну модель, що складається зподвійно з'єднаних рекурентних нейронних мереж. Аналізуючи нейронну активністьу цій моделі, дослідники отримали уявлення про механізми відліку часу мозком.

Мозок може використовувати комбінацію слабкого зв'язку та глобальних моделей активності, щоб збалансувати стабільність із гнучкістю в різних ділянках. У сукупності ці висновки забезпечують нову основу для розуміння того, як мозок може обмінюватися інформацією між ділянками, не змушуючи кожну область перебувати в одному й тому ж стані.

Джерело