今日は時間通りに起きましたか？準備を整え、朝食をとり、時間通りに学校、大学、または職場に行くことができましたか?時間の経過を感知する能力は、日常生活における基本的なスキルですから、時間を正しく計算できるよう助けてくれた脳に感謝します。
しかし、脳はどのようにしてこれほど正確な時計を持つことができるのでしょうか?神経科学者は、人間には概日リズムの維持や、体の動きの制御や時間の経過の認識の維持など、さまざまな種類の時間を処理するための異なる神経システムがあると考えています。
最近まで科学者たちは、この最後のタイプの処理、たとえばテレビを何時間も見ていたことを認識させる処理は、単一の脳システムによって維持されていると信じていました。しかし、新しい研究は、人間の神経時計は 1 つだけであるという理論は単純すぎることを示しています。
新しい視点
これまでに行われた研究とは対照的に、カリフォルニア大学の神経科学者によって行われ、ジャーナル・オブ・ニューロサイエンスに掲載された研究は、時間の経過を理解するための別の方法があることを明らかにしました。それ以上に、この研究の責任者らは、人間には一次神経時計と並行して働く第二の体内時計があるのではないかと示唆している。
これまでの研究では、線条体として知られる脳の領域が体内時計を担っており、皮質の他の部分と連携して時間情報を統合していることが示唆されていた。この機能の兆候はパーキンソン病の患者に見られます。パーキンソン病は、線条体への情報の入力が妨げられ、時間の経過に気づきにくくなる変性疾患です。
しかし、この認識には、脳が時間を測定するだけでなく、すでに経過した期間の記憶を維持することが要求されます。科学は、海馬が過去の経験を記憶するための基本的な構造であることを長い間知っていました。このため、脳のこの部分は時間の感覚にも関係していると彼らは考えています。
研究では、動物の脳活動からの電気インパルスが記録され、海馬に存在するニューロンが特定の瞬間に信号を送信することが示されていますが、海馬はそれを記録するために常に使用されているわけではありません。実際、海馬に損傷を受けた人は、短い時間のことは簡単に思い出すことができますが、長い時間のことを思い出すのは困難です。これらすべての結論により、研究者は海馬を体内時計と関連付けることになりました。
科学的方法
彼らの理論を証明するために、神経科学者はトレーニングシステムを使用し、海馬の機能を一時的にブロックする化学物質を注射するラットの実験を実施しました。したがって、彼らは、体のこの部分は同様の時間間隔を区別するために重要であるが、間隔が大きく異なる場合には必要ではない、と結論付けました。
このことから、構造は私たちの時間の認識に何らかの役割を果たしているが、この機能は非常に特殊であり、長いスケールでの異なる同様の期間、つまり数分の問題にのみ機能するという結論に達しました。たとえば、シャワーが 10 分間続いたか、15 分間続いたかを識別できるのは、海馬のおかげです。しかし、60 秒と 90 秒の違いに気づくと、脳の他の領域が体内時計を調整していることになります。
海馬は秒単位で起こる出来事には信頼できないかもしれませんが、瞬間の急速な経過を確実に認識することができます。線条体が秒単位で時間を記録できると考えると、著者らは 2 つの構造が競合すると提案します。この証拠の 1 つは、ラットを使ったテストで実証されているように、海馬が遮断されると、線条体が通常よりも効果的に機能できるようになるということです。
論理的には、体内時計をより適切に調整するためだけに海馬自体を損傷することは、一連の結果をもたらす選択肢です。しかし、これが本当に可能であれば、短い時間の経過を記録する能力がはるかに向上すると研究者らは考えています。
2 つの構造が別々に拮抗的に機能することが判明したため、研究の次のステップは、海馬と線条体の間に、一方が活動しているときに他方が機能を停止するような抑制的な関係があるかどうかを理解することです。