Bagaimana otak menciptakan pengalaman subjektif waktu
Semua orang pernah merasakan, pada satu atau lain hal, bahwa waktu benar-benar "terbang" saat kita bersenang-senang. Mengapa rasanya berbeda tergantung pada apa yang kita lakukan dengannya? Penelitian baru meneliti mekanisme neurologis yang membentuk pengalaman subjektif waktu.
Ruang dan waktu terkait erat - tidak hanya dalam fisika, tetapi juga di otak.
Hubungan intim ini menjadi lebih jelas ketika kita melihat bagaimana otak kita membentuk ingatan episodik.
Ingatan episodik adalah ingatan otobiografi - yaitu ingatan tentang peristiwa tertentu yang terjadi pada seseorang pada titik waktu (dan ruang) tertentu.
Memori ciuman pertama itu, atau segelas anggur yang Anda bagikan dengan teman Anda minggu lalu, keduanya adalah contoh kenangan episodik. Sebaliknya, ingatan semantik mengacu pada informasi dan fakta umum yang mampu disimpan oleh otak kita.
Memori episodik memiliki pelafalan komponen "di mana" dan "kapan", dan penelitian ilmu saraf menunjukkan bahwa area otak yang memproses informasi spasial dekat dengan area yang bertanggung jawab atas pengalaman waktu.
Secara khusus, sebuah studi baru mengungkapkan jaringan sel otak yang menyandikan pengalaman subjektif waktu, dan neuron ini terletak di area otak yang berdekatan dengan area di mana neuron lain menyandikan ruang.
Studi baru dilakukan oleh para peneliti di Kavli Institute for Systems Neuroscience di Trondheim, Norwegia. Albert Tsao adalah penulis utama makalah tersebut, yang sekarang diterbitkan di jurnal Alam.
Neuron yang berubah dengan waktu
Lebih dari satu dekade lalu, dua peneliti yang mengerjakan studi baru-baru ini - May-Britt Moser dan Edvard Moser - menemukan jaringan neuron yang disebut sel grid yang bertanggung jawab untuk menyandikan ruang.
Area ini disebut korteks entorhinal medial. Dalam studi baru, Tsao dan rekannya berharap mereka akan menemukan jaringan serupa dari sel-sel otak yang mengatur waktu.
Jadi, mereka berangkat untuk menyelidiki neuron di area otak yang berdekatan dengan korteks entorhinal medial (di mana sel grid ditemukan). Area ini disebut korteks entorhinal lateral (LEC).
Awalnya, para peneliti mencari pola tetapi kesulitan menemukannya. “Sinyal berubah sepanjang waktu,” kata rekan penulis studi Edvard Moser, seorang profesor di Universitas Sains dan Teknologi Norwegia, juga di Trondheim, Norwegia.
Jadi, para peneliti berhipotesis bahwa mungkin sinyal tidak hanya berubah seiring waktu, tetapi juga berubah dengan waktu.
“Waktu […] selalu unik dan berubah,” kata Prof. Moser. “Jika jaringan ini memang mengkodekan waktu, sinyalnya harus berubah dengan waktu untuk merekam pengalaman sebagai kenangan unik. "
Jadi, para peneliti berangkat untuk memeriksa aktivitas ratusan neuron LEC di otak hewan pengerat.
Pengalaman memengaruhi sinyal pengkodean waktu LEC
Untuk melakukannya, Tsao dan rekannya mencatat aktivitas saraf tikus selama berjam-jam, selama waktu itu tikus menjadi sasaran berbagai eksperimen.
Dalam satu percobaan, tikus berlarian di dalam kotak yang dindingnya berubah warna. Ini diulangi 12 kali sehingga hewan dapat mendefinisikan "beberapa konteks waktu" selama percobaan.
Tim tersebut memeriksa aktivitas neuronal di LEC, membedakan antara aktivitas otak yang mencatat perubahan warna dinding dari aktivitas otak yang mencatat perkembangan waktu.
"Aktivitas [Neuronal] di LEC dengan jelas mendefinisikan konteks temporal unik untuk setiap periode pengalaman dalam skala waktu menit," tulis para penulis.
Hasil eksperimen "menunjuk ke LEC sebagai kemungkinan sumber informasi konteks temporal yang diperlukan untuk pembentukan memori episodik di hipokampus," tambah para peneliti.
Dalam eksperimen lain, tikus bebas berkeliaran di ruang terbuka, memilih tindakan mana yang akan diambil dan ruang mana yang akan dijelajahi untuk mengejar potongan cokelat. Skenario ini diulang empat kali.
Rekan penulis studi Jørgen Sugar merangkum temuan tersebut, dengan mengatakan, "Keunikan sinyal waktu [neuronal] selama eksperimen ini menunjukkan bahwa tikus memiliki catatan waktu dan urutan peristiwa yang sangat baik selama 2 jam eksperimen berlangsung."
"Kami dapat menggunakan sinyal dari jaringan pengkodean waktu untuk melacak dengan tepat kapan dalam eksperimen tersebut berbagai peristiwa telah terjadi."
Gula Jørgen
Akhirnya, percobaan ketiga mewajibkan hewan pengerat untuk mengikuti jalur yang lebih terstruktur, dengan opsi yang lebih terbatas dan pengalaman yang lebih sedikit. Dalam skenario ini, tikus harus berbelok ke kiri atau kanan dalam labirin, sambil mencari cokelat.
“Dengan aktivitas ini, kami melihat karakter sinyal pengkodean waktu mengubah karakter dari urutan unik dalam waktu menjadi pola yang berulang dan sebagian tumpang tindih,” jelas Tsao.
“Di sisi lain,” lanjutnya, “sinyal waktu menjadi lebih tepat dan dapat diprediksi selama tugas berulang.”
“Data menunjukkan bahwa tikus memiliki pemahaman yang baik tentang temporalitas selama setiap putaran, tetapi pemahaman yang buruk tentang waktu dari putaran ke putaran dan dari awal hingga akhir selama percobaan.”
Bagaimana neuron LEC menyandikan pengalaman
Menurut penulis penelitian, "Ketika pengalaman hewan dibatasi oleh tugas perilaku menjadi serupa di seluruh uji coba berulang, pengkodean aliran temporal di seluruh uji coba dikurangi, sedangkan pengkodean waktu relatif terhadap awal uji coba ditingkatkan."
Seperti yang disimpulkan Tsao dan koleganya, "Penemuan ini menunjukkan bahwa populasi neuron [LEC] mewakili waktu secara inheren melalui pengkodean pengalaman."
Dengan kata lain, kata para peneliti, "jam saraf" LEC bekerja dengan mengatur pengalaman ke dalam urutan kejadian yang berbeda secara tepat.
“Studi kami mengungkapkan bagaimana otak memahami waktu saat suatu peristiwa dialami […] Jaringan tidak secara eksplisit menyandikan waktu. Apa yang kami ukur lebih merupakan waktu subyektif yang berasal dari aliran pengalaman yang sedang berlangsung. "
Albert Tsao
Menurut para ilmuwan, temuan tersebut menunjukkan bahwa dengan mengubah aktivitas dan pengalaman, seseorang dapat mengubah sinyal waktu yang diberikan oleh neuron LEC. Ini, pada gilirannya, mengubah cara kita memandang waktu.
Akhirnya, hasil menunjukkan bahwa ingatan episodik terbentuk dengan mengintegrasikan informasi spasial dari korteks entorhinal medial dengan informasi dari LEC di hipokampus.
Hal ini memungkinkan "hipokampus untuk menyimpan representasi terpadu tentang apa, di mana, dan kapan".
