時間感是我們理解、回憶和與世界互動的基礎。從交談到開車，各種任務都需要我們記住并感知事情需要多長時間——這是一種復雜但基本上是無意識的計算，在我們的思想表面下不斷運行。

現在，猶他健康大學的研究人員發現，在小鼠身上，一種特定的“時間細胞”對于學習復雜的行為至關重要，而時間是至關重要的。就像時鐘的秒針一樣，時間細胞按順序激活以繪制短時間。

但研究人員發現，時間細胞不僅僅是一個簡單的時鐘——當動物學會區分不同的時間事件時，時間細胞活動的模式會發生變化，以不同的方式代表不同的事件模式。這一發現最終可能有助于早期發現影響時間感的神經退行性疾病，如阿爾茨海默氏癥。

這項新研究發表在《Nature Neuroscience》雜志上。

鼠標的代碼

通過將復雜的基于時間的學習任務與先進的腦成像相結合，研究人員能夠觀察到隨著小鼠學習，時間細胞的活動模式變得更加復雜。研究人員首先進行了一項試驗，在該試驗中，了解事件發生時間的差異至關重要。為了獲得獎勵，小鼠必須學會區分不同時間的氣味刺激模式，就像它們在學習一種非常簡單的莫爾斯電碼一樣。

在小鼠學習之前和之后，研究人員使用先進的顯微鏡觀察單個時間細胞的實時活動。起初，他們的時間細胞對每一種氣味刺激都有相同的反應。但是當他們學習了不同的刺激時間模式后，小鼠對不同的事件模式產生了不同的時間細胞活動模式。

值得注意的是，在小鼠出錯的實驗中，研究人員可以看到它們的時間細胞經常以錯誤的順序激活，這表明正確的時間細胞活動序列對于執行基于時間的任務至關重要。“時間細胞應該在試驗期間的特定時刻活躍，”猶他大學斯賓塞·?？怂?middot;?？藸査贯t學院神經生物學博士后、該研究的第一作者之一Hyunwoo Lee博士說。“但當小鼠犯錯時，這種選擇性活動就變得混亂了。”

不僅僅是一個秒表

令人驚訝的是，時間細胞扮演著比僅僅追蹤時間更復雜的角色，神經生物學研究生研究助理、該研究的第一作者之一Erin Bigus說。當研究人員暫時阻斷含有時間細胞的大腦區域，即內側內嗅皮層(MEC)的活動時，小鼠仍然可以感知甚至預測事件的時間。但他們無法從頭開始學習復雜的與時間有關的任務。“MEC并不像一個簡單的秒表，在任何簡單的情況下都需要它來跟蹤時間，”Bigus說。“它的作用似乎是學習這些更復雜的時間關系。”

有趣的是，先前對MEC的研究發現，它還與學習空間信息和構建“心理地圖”有關。在這項新研究中，研究人員注意到，在學習基于時間的任務時發生的大腦活動模式與之前觀察到的空間學習模式有一些相似之處，即使動物沒有主動學習，這兩種模式的某些方面也會持續存在。

雖然還需要更多的研究，但研究人員表示，這些結果表明，大腦處理空間和時間的方式基本相似。神經生物學助理教授、該研究的資深作者James Heys 博士說:“我們認為，內嗅皮層可能有雙重作用，既可以作為記錄距離的里程表，也可以作為記錄時間流逝的時鐘。這些是大腦中最先受到阿爾茨海默病等神經退行性疾病影響的區域。我們感興趣的是探索復雜的時間行為任務是否可能是檢測阿爾茨海默病早期發病的有用方法。”

研究人員說，了解大腦是如何處理時間的，最終將有助于檢測阿爾茨海默氏癥等神經退行性疾病。MEC是阿爾茨海默病最先影響的大腦區域之一，這暗示著復雜的計時任務可能是早期發現這種疾病的一種方法。

 Medial entorhinal cortex mediates learning of context-dependent interval timing behavior


（文章來源:www.ebiotrade.com/newsf/2024-6/20240619095326317.htm）