Cómo el cerebro crea la experiencia subjetiva del tiempo

Todo el mundo ha sentido, en un momento u otro, que el tiempo realmente "vuela" cuando nos divertimos. ¿Por qué se siente diferente dependiendo de lo que hagamos con él? Una nueva investigación examina los mecanismos neurológicos que forman la experiencia subjetiva del tiempo.

El flujo de la experiencia es procesado por nuestro cerebro, creando un sentido subjetivo del tiempo.

El espacio y el tiempo están estrechamente relacionados, no solo en la física, sino también en el cerebro.

Esta conexión íntima se vuelve más clara cuando observamos cómo nuestros cerebros forman recuerdos episódicos.

Los recuerdos episódicos son recuerdos autobiográficos, es decir, recuerdos sobre eventos específicos que le sucedieron a alguien en un punto específico en el tiempo (y espacio).

El recuerdo de ese primer beso, o de la copa de vino que compartiste con tu amigo la semana pasada, son ejemplos de recuerdos episódicos. Por el contrario, las memorias semánticas se refieren a información y hechos generales que nuestro cerebro es capaz de almacenar.

Los recuerdos episódicos tienen un componente pronunciado de "dónde" y "cuándo", y la investigación neurocientífica muestra que el área del cerebro que procesa la información espacial está cerca de la responsable de la experiencia del tiempo.

Específicamente, un nuevo estudio revela la red de células cerebrales que codifican la experiencia subjetiva del tiempo, y estas neuronas están ubicadas en un área del cerebro adyacente a aquella en la que otras neuronas codifican el espacio.

El nuevo estudio fue realizado por investigadores del Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas en Trondheim, Noruega. Albert Tsao es el autor principal del artículo, que ahora se publica en la revista Naturaleza.

Neuronas que cambian con hora

Hace más de una década, dos de los investigadores que trabajaron en el estudio reciente, May-Britt Moser y Edvard Moser, descubrieron una red de neuronas llamadas celdas de cuadrícula que eran responsables de codificar el espacio.

Esta área se llama corteza entorrinal medial. En el nuevo estudio, Tsao y sus colegas esperaban encontrar una red similar de células cerebrales que codifique el tiempo.

Entonces, se propusieron investigar las neuronas en un área del cerebro que está adyacente a la corteza entorrinal medial (en la que se descubrieron las células de la cuadrícula). Esta área se llama corteza entorrinal lateral (LEC).

Inicialmente, los investigadores buscaban un patrón, pero tuvieron dificultades para encontrar uno. "La señal cambiaba todo el tiempo", dice el coautor del estudio Edvard Moser, profesor de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, también en Trondheim, Noruega.

Entonces, los investigadores plantearon la hipótesis de que quizás la señal no solo cambió con el tiempo, sino que cambió con hora.

“El tiempo […] es siempre único y cambiante”, dice el profesor Moser. "Si esta red estuviera codificando la hora, la señal tendría que cambiar con tiempo para registrar experiencias como recuerdos únicos ".

Entonces, los investigadores se propusieron examinar la actividad de cientos de neuronas LEC en los cerebros de roedores.

La experiencia afecta las señales de codificación de tiempo LEC

Para hacerlo, Tsao y sus colegas registraron la actividad neuronal de las ratas durante horas, durante las cuales los roedores fueron sometidos a una variedad de experimentos.

En un experimento, las ratas corrieron en una caja cuyas paredes cambiaron de color. Esto se repitió 12 veces para que los animales pudieran definir "contextos temporales múltiples" a lo largo del experimento.

El equipo examinó la actividad neuronal en el LEC, distinguiendo entre la actividad cerebral que registró cambios en el color de la pared de la que registró la progresión del tiempo.

“La actividad [neuronal] en el LEC definió claramente un contexto temporal único para cada época de experiencia en una escala de tiempo de minutos”, escriben los autores.

Los resultados del experimento "apuntan a la LEC como una posible fuente de información de contexto temporal necesaria para la formación de la memoria episódica en el hipocampo", añaden los investigadores.

En otro experimento, las ratas podían deambular libremente por espacios abiertos, eligiendo qué acciones tomar y qué espacios explorar en busca de trozos de chocolate. Este escenario se repitió cuatro veces.

El coautor del estudio, Jørgen Sugar, resume los hallazgos, diciendo: "La singularidad de la señal de tiempo [neuronal] durante este experimento sugiere que la rata tuvo un muy buen registro de tiempo y secuencia temporal de eventos durante las 2 horas que duró el experimento".

"Pudimos usar la señal de la red de codificación de tiempo para rastrear exactamente cuándo en el experimento habían ocurrido varios eventos".

Azúcar Jørgen

Finalmente, un tercer experimento obligó a los roedores a seguir un camino más estructurado, con opciones más limitadas y menos experiencias. En este escenario, las ratas tuvieron que girar hacia la izquierda o hacia la derecha en un laberinto, mientras buscaban chocolate.

“Con esta actividad, vimos que la señal de codificación de tiempo cambiaba el carácter de secuencias únicas en el tiempo a un patrón repetitivo y parcialmente superpuesto”, explica Tsao.

"Por otro lado", continúa, "la señal de tiempo se volvió más precisa y predecible durante la tarea repetitiva".

"Los datos sugieren que la rata tenía una comprensión refinada de la temporalidad durante cada vuelta, pero una comprensión deficiente del tiempo de vuelta a vuelta y de principio a fin a lo largo del experimento".

Cómo las neuronas LEC codifican la experiencia

Según los autores del estudio, "cuando las experiencias de los animales se vieron limitadas por tareas de comportamiento para volverse similares en los ensayos repetidos, se redujo la codificación del flujo temporal entre los ensayos, mientras que se mejoró la codificación del tiempo en relación con el inicio de los ensayos".

Como concluyen Tsao y sus colegas, "Los hallazgos sugieren que las poblaciones de neuronas [LEC] representan el tiempo de forma inherente a través de la codificación de la experiencia".

En otras palabras, dicen los investigadores, el "reloj neuronal" de LEC funciona organizando la experiencia en una secuencia precisa de eventos distintos.

“Nuestro estudio revela cómo el cerebro da sentido al tiempo cuando se experimenta un evento […] La red no codifica explícitamente el tiempo. Lo que medimos es más bien un tiempo subjetivo derivado del flujo continuo de experiencia ".

Albert Tsao

Según los científicos, los hallazgos sugieren que al cambiar las actividades y la experiencia, se puede alterar la señal de tiempo dada por las neuronas LEC. Esto, a su vez, cambia la forma en que percibimos el tiempo.

Finalmente, los resultados sugieren que los recuerdos episódicos se forman al integrar información espacial de la corteza entorrinal medial con información de la LEC en el hipocampo.

Esto permite que "el hipocampo almacene una representación unificada de qué, dónde y cuándo".

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