Исследователи изучили вклад сенсорной коры головного мозга в оценку продолжительности стимула

Течение времени ощущается, воспринимается и переживается, но — в отличие от осязания, зрения, слуха и обоняния — для времени не существует сенсорных рецепторов. Этот факт уже давно дразнил нейробиологов возможностью того, что ощущение времени может «совмещаться» с истинными сенсорными модальностями.

Новое исследование, по сути, демонстрирует, что восприятие времени, воплощенное в тактильном опыте, коренится в двойной функциональности соматосенсорной коры. Профессор Мэтью Даймонд и его исследовательская группа SISSA недавно опубликовали свои выводы в журнале Nature Communications, проливая свет на сложное взаимодействие между чувством осязания и чувством времени.

Когда мы обрабатываем стимулы, полученные через кожу, нейроны соматосенсорной коры четко представляют подробные характеристики стимулов, кульминацией которых является субъективное ощущение прикосновения. Однако был ли стимул кратким или растянутым во времени? Как возникает ощущение прошедшего времени? Результаты исследовательской группы показывают, как соматосенсорная кора способствует восприятию времени.

Используя оптогенетику, метод, позволяющий модулировать активность нейронов посредством воздействия света на кору головного мозга, исследование установило связь между двумя, казалось бы, разными ощущениями — «что» и «как долго» стимула. Оптогенетическое вмешательство повлияло на воспринимаемую интенсивность вибрации у крыс, обученных оценивать интенсивность вибрации, не обращая внимания на продолжительность. И наоборот, оптогенетическое вмешательство повлияло на воспринимаемую продолжительность вибрации у животных, обученных оценивать продолжительность вибрации, не принимая во внимание ее интенсивность.

Эти результаты не только подтверждают ожидаемую функцию соматосенсорной коры головного мозга в построении тактильных ощущений, но также подтверждают представление о том, что восприятие времени коренится в обширной сети областей мозга с разнообразными функциями, включая осязание. Это исследование закладывает основу для будущих исследований, изучающих сложную взаимосвязь между сенсорным опытом и восприятием времени.

Широкая сеть восприятия времени

«Нейронные механизмы, лежащие в основе восприятия продолжительности сенсорных событий, до сих пор полностью не известны», — объясняет профессор Мэтью Даймонд, координатор исследования.

«Считается, что восприятие времени не зависит от одного выделенного мозгового центра, а исходит от сетей нейронов, распределенных по различным областям мозга. Результаты исследования показывают, что стадия сенсорной обработки является одним из компонентов сети. Это означает, что одна популяция нейронов может вызывать два различных сенсорных опыта, подчеркивая взаимосвязанную природу восприятия времени и осязания».

Предыдущая работа исследовательской группы SISSA намекала на интеграцию и накопление импульсов в пути сенсорной обработки как на потенциальный механизм, лежащий в основе восприятия времени. Теперь для непосредственной проверки этой гипотезы были использованы оптогенетические методы, позволяющие манипулировать активностью нейронов в определенном целевом месте.

«Если существует поведенческий эффект оптогенетического вмешательства, единственное объяснение состоит в том, что целевые нейроны каким-то образом вовлечены. Нацеливание на одинаковые наборы нейронов в двух группах крыс привело к двум разным результатам в их поведении. Увеличение активности нейронов с помощью оптогенетики увеличивало воспринимаемую продолжительность у «длительных» крыс и увеличивал воспринимаемую интенсивность у «интенсивных» крыс» – говорят ученые.

«Поскольку оба восприятия связаны с перекрывающимся набором нейронов, мы описываем два сигнала как «мультиплексированные» в соматосенсорной коре. На последнем этапе мы построили математическую модель, которая идет от физиологии корковых нейронов к конечному восприятию. Модель указывает на потенциальные клеточные механизмы построения сложных восприятий на основе возбуждения нейронов».

В исследовании делается вывод, что восприятие времени неразрывно переплетено с осязанием, возникающим в рамках тактильного сенсорного представления. Это понимание открывает двери для изучения опыта времени через призму сенсорного кодирования, предлагая новые возможности для понимания сложных взаимосвязей между восприятием внешнего мира и ощущением времени.