Свет доживљавамо кроз епизоде и искуства и тако бележимо време

Откриће унутрашњег ГПС система у мозгу решило је проблем који је вековима мучио филозофе и научнике: како наш мозак ствара мапу простора који нас окружује и како можемо да се крећемо кроз тако сложено окружење. Мосер је директор Кавлијевог Института за системске неуронауке на Универзитету Трондхејм у Норвешкој.

Господине Мосер, открили сте да у мозгу постоји систем који омогућава оријентацију у простору и доказује да постоји ћелијска основа за когнитивну функцију вишег нивоа. Како одређујемо свој положај у простору?

‒ Од када је наш Институт почео са радом, пре готово двадесет година, фокус је био на истраживању простора у мозгу. Употребом савремених техника снимања мозга мапирали смо везе са хипокампусом код пацова који су се кретали у просторији, и тако 2005. открили да постоје активности у ћелијама оближњег дела мозга, у енториналном кортексу. Уочили смо да одређене ћелије постају активне када пацов прође кроз више места распоређених на хексагоналној мрежи. Свака појединачна ʼгридʼ ћелија (grid cells) активирала се на јединствен начин, а заједно су формирале координатни систем који је пацовима омогућавао кретање кроз простор. Открили смо неколико типова нервних ћелија које имају специфичну функцију у мапирању простора. Најпознатије су свакако мрежне ћелије које су активне само на одређеним местима. Ако пацов или човек хода по површини квадрата, на пример кутије, ове ћелије ће бити активне само на одређеном месту. Тако се формира посебан координатни систем за одређивање наше локације у мозгу. Открили смо и друге ћелије ‒ оне које сигнализирају границе, оне које утичу на брзину експерименталних пацова, а наше најновије проучавање усмерено је на ћелије које бележе позицију у односу на предмет у простору. Све ове ћелије имају специјалну функцију и налазе се у делу мозга који се зове медијални енторинални кортекс (medial entorhinal cortex).

Истраживачи у вашој групи су открили мрежу можданих ћелија које кроз искуство и памћење изражавају осећај за време. Рад је објављен у часопису Нејчер. Како мозак доживљава време?

‒ Наше најновије откриће је у вези са латералним енториналним кортексом (lateral entorhinal cortex), делом мозга који такође истражујемо, који је по структури веома сличан медијалном енториналном кортексу али још није познато чему тачно служи. На Институту ово поље проучавамо најмање десет година, и ништа изненађујуће нисмо пронашли. Један од проблема свакако је био тај што су се сви снимљени сигнали стално мењали, и били врло нестабилни. Најпре смо мислили да је у питању технички проблем. Али, док су у овом делу мозга сигнали били нестабилни, у другим су били стабилни, што тек није имало смисла. На крају, када смо прикупили више података из овог поља, закључили смо да уколико овај део мозга бележи време, онда је нормално да сигнали буду константно нестабилни. Овај део мозга, уз активност стотина ћелија, у ствари бележи проток времена. У нашим експериментима пацови шетају по кутији, сакупљају грицкалице, то им дајемо како би понављали активности укруг.
Експеримент је показао проток времена, али не као на сату, не у секундама или минутима. Показао је број искустава, односно њихову учесталост. Ако је пацов трениран да понови исти задатак милион пута, видећете да се ова активност у мозгу понавља такође милион пута. Ми ово желимо да видимо као сигнал за време у мозгу, али то је у ствари епизода времена која се формира по искуству, није часовник. То су две сасвим различите ствари. Мрежа приказује временску скалу догађаја и памти њихов редослед на основу искуства. Искуство и редослед догађаја су кључ како се ово време формира и мери у мозгу. Део мозга где се опажа време налази се одмах до дела који оцртава, скенира простор.

Говоримо о субјективном поимању времена, што се разликује од тога како мозак, објективно помоћу мрежних ћелија формира мапу простора?

‒ Да, говоримо о субјективном времену. Људи га различито доживљавају. Искуство, и редослед догађаја у оквиру искуства, чине суштину субјективног доживљаја времена које мозак генерише и мери. У поређењу са делом мозга који опажа време на основу искуства, грид ћелије реалније формирају мапу. Наравно, и ту може да дође до одступања, систем за оријентацију није увек сто посто прецизан, али је у целини прилично тачан (то зависи од тога колико сте близу зида или предмета). С друге стране, бележење времена на основу искуства има много више варијабли и више димензија, проучавање није једноставно зато што је много ћелија укључено у процес, и тешко их је препознати.

Данас много тога знамо о томе како мозак „разуме" простор, док је наше знање о времену још неадекватно. Простор у мозгу је релативно једноставан за истраживање. Састоји се од специјализованих ћелија које врше одређену функцију. Оне су кључ система.

У каквој су вези време и простор који истражујете с памћењем?

‒ Споменуо сам вам два дела мозга: медијални и латерални енторинални кортекс који се односе на простор и време. Оба дела шаљу информације у хипокампус, за који се већ педесет година зна да је веома важан за памћење, поготову за епизоде догађаја које називамо свакодневним памћењем. Данас верујемо, на основу прикупљених података, да су ова два извора дотока информација у хипокампус основни чиниоци у креирању памћења, да памтимо на основу комбинације информација о простору и времену. То се посебно односи на епизодно памћење зато што свако памћење о неком догађају има компоненту простора и времена. Не постоји памћење без простора и памћење које се не одвија у времену. Још не знамо тачно како се ова синтеза у мозгу одвија, али знамо да ако постоји оштећење у хипокампусу, то се одражава на губитак памћења о свакодневним догађајима. Код људи који болују од Алцхајмерове болести, на пример, хипокампус и енторинални кортекс су оштећени, а последица је да они не могу да се снађу у простору и тешко могу да се сете свакидашњих, уобичајених ствари.

Наша даља истраживања развијају се у правцу бољег разумевања когнитивних процеса као што су памћење, размишљање и планирање. Наше последње објављено откриће, заједно са претходнима, резултат је стрпљивог, вишегодишњег истраживачког рада вођеног радозналошћу. Овај пробој ће у будућности сигурно утицати на побољшање живота већег броја људи, а то је нешто што ми у Институту вреднујемо највише.