是的，你的宠物会报时
新的研究发现，大脑中的“计时细胞”可能是动物生物钟的基础
喂你的宠物的时候，你会花时间吗?弗拉菲和菲多对你很感兴趣，他们能分辨出你什么时候磨蹭。西北大学的一项新研究发现了动物能判断时间的一些最清晰的证据。通过检查大脑的内侧内鼻孔皮质，研究人员发现了一组以前不为人知的神经元，当动物在等待时，它们会像时钟一样启动。“你的狗知道你吃东西的时间是昨天的两倍吗?”以前没有一个好的答案，”领导这项研究的丹尼尔·多姆贝克说。“这是最令人信服的实验之一，表明当动物们被要求测量一个时间间隔时，它们的大脑中确实有一个明确的时间表征。”
在计划这项研究时，多姆贝克的团队把重点放在了内侧鼻内耳皮质上。内侧鼻内耳皮质位于大脑颞叶，与记忆和导航有关。因为大脑的这一部分对情景性记忆中的空间信息进行编码，多贝克假设这个区域也可能负责编码时间。“每一次记忆都有点不同，”多姆贝克实验室的博士后研究员詹姆斯·海斯(James Heys)说。但所有情景记忆都有两个中心特征:空间和时间。它们总是发生在特定的环境中，并且总是在特定的时间内构建。
为了验证他们的假设，Dombeck和Heys建立了一个名为虚拟“关门”任务的实验。在实验中，一只老鼠在虚拟现实环境中的跑步机上跑步。老鼠学会了从走廊跑到一扇门，那扇门位于跑道的中间。六秒钟后，门打开，让鼠标继续沿着走廊接受奖励。经过几次训练，研究人员让虚拟现实场景中的门隐形。在新的场景中，鼠标仍然根据地板变化的纹理知道现在看不见的“门”的位置。它仍然在“门口”等了六秒钟，才突然跑下跑道去取它的奖赏。
论文的第一作者Heys说:“重要的是，鼠标不知道门是开着的还是关着的，因为它是看不见的。”“他能有效解决这个问题的唯一方法就是利用大脑内部对时间的感觉。”通过使用虚拟现实，Dombeck和他的团队可以巧妙地控制潜在的影响因素，比如门打开的声音。“在真实的环境中，我们不可能让门完全隐形，”多姆贝克说。“动物可以触摸它，听到它，闻到它，或者以某种方式感觉到它。他们不需要判断时间;当门打开时，他们就能感觉到。在虚拟现实中，我们可以带走所有的感官线索。
但多姆贝克和他的团队不止是看着老鼠们一遍又一遍地完成“关门”任务。他们进一步对老鼠的大脑活动进行了成像。多姆贝克和海斯利用双光子显微镜观察老鼠的神经元活动，这种方法可以对大脑进行高级的高分辨率成像。多姆贝克说:“当这些动物沿着跑道跑到那扇看不见的门前时，我们看到细胞在放电，控制着空间编码。”“然后，当动物停在门口时，我们看到那些细胞关闭了，一组新的细胞打开了。这是一个很大的惊喜和新发现。多姆贝克注意到，这些“计时单元”在活动跑步时并不会启动——只有在休息时才会启动。“这些细胞不仅在休息时活跃，”他说，“它们实际上还能记录动物休息的时间。”
这项工作的含义远远超出了你的不耐烦狗狗。现在研究人员已经发现了这些新的时间编码神经元，他们可以研究神经退行性疾病如何影响这组细胞。“阿尔茨海默氏症患者明显会忘记什么时候发生的事情，”Heys说。“这可能是因为它们正在丧失鼻内皮层的一些基本功能，而鼻内皮层是最早受该疾病影响的大脑区域之一。”“因此，这可能会导致对阿尔茨海默氏症新的早期检测测试，”多姆贝克补充说。“我们可以开始让人们判断已经过去了多少时间，或者让他们在虚拟现实环境中漫游——基本上就是让一个人做一个‘关门’任务。”
