Даже когда ничего не происходит, нейроны нашего мозга фиксируют протекающее время, «пульсируя» и готовясь к встрече с новым.
Схема трех шагов эксперимента: знакомство с объектом (1,2 с); временная пауза (10 с); узнавание запаха (1,2 с). На всем его протяжении электроды постоянно следят за активностью нейронов гиппокампа крысы
Для проверки этой гипотезы группа профессора Говарда Эйхенбаума (Howard Eichenbaum) поставила остроумный эксперимент с использованием лабораторных животных. Опыт состоял из выполнения крысой двух задач, разделенных задержкой во времени – и с параллельной записью активности нейронов гиппокампа с помощью имплантированных в него электродов.
Точнее говоря, первая задача состояла в запоминании связи между объектом и характерным, ярким запахом (например, шарика с запахом орегано, или кубика – с корицей). Лишь затем начинался, собственно, эксперимент. В первой камере крысе предъявлялся объект, затем она перемещалась на 10 секунд в соседнюю камеру, а затем – в третью, где находилась емкость с песком, сбрызнутым соответствующим ароматом. Крыса была обучена, что если объект в первой камере и запах в третьей соответствует одной из знакомых ей парных связок, то песок стоит раскопать – под ним ее ждет вкусная награда. Если же пара не совпадала, копать было бесполезно. (В том случае, когда крыса действовала правильно, она вознаграждалась возможностью еще раз пройти все три шага и получить пищу, если же нет – отсаживалась.)
Но главным, конечно, было не поведение крыс, а поведение их нейронов. Эксперимент показал, что в момент 10-секундной задержки между первым и третьим шагами примерно треть из 300 клеток гиппокампа активизировались один за другим, хотя все это время никаких событий не происходило. Из этого ученые делают вывод, что тем самым гиппокамп вел как бы отсчет времени, протекающего между событием А (предъявлением объекта) и событием Б (предъявлением запаха). При удлинении задержки одни нейроны «включались» в те же моменты, а другие сместили свою активность во времени, как будто приспосабливаясь к новой продолжительности паузы. (Эффективность решения крысой задачи при этом не снижалась.)
Ученые предполагают, что, сохраняя неизменный паттерн активности первой группы нейронов, гиппокамп тем самым удерживает в памяти последнее событие, а давая некоторую свободу действий другой группе – готовится к встрече с неизвестным. Такая версия в некоторой мере поддерживается и еще одним наблюдением. Авторы обратили внимание на то, что в любом случае в период задержки обнаруживался характерный паттерн активности нейронов, но этот паттерн охватывал несколько разные группы клеток, в зависимости от объекта, использованного на первом шаге эксперимента
Схема трех шагов эксперимента: знакомство с объектом (1,2 с); временная пауза (10 с); узнавание запаха (1,2 с). На всем его протяжении электроды постоянно следят за активностью нейронов гиппокампа крысы