Para peneliti mengungkap bagaimana otak kami mendekode ruang dan waktu
Sebuah studi oleh ahli saraf kognitif di SISSA menyelidiki bagaimana otak manusia memproses ruang dan waktu, mengungkap bahwa kedua jenis informasi ini hanya terhubung sebagian.
Bayangkan segerombolan kunang -kunang berkedip -kedip di malam hari. Bagaimana proses otak manusia dan mengintegrasikan informasi tentang durasi dan posisi spasial mereka untuk membentuk pengalaman visual yang koheren? Pertanyaan ini adalah fokus penelitian oleh Valeria Centanino, Gianfranco Fortunato, dan Domenica Bueti dari kelompok ilmu saraf kognitif Sissa, yang diterbitkan di Komunikasi Alam.
Studi mereka mengungkapkan hierarki fungsional dalam korteks serebral manusia. Di daerah posterior otak – di mana informasi visual pertama kali diterima – ruang dan waktu diproses bersama. Namun, ketika pemrosesan bergerak ke daerah parietal dan frontal, kedua dimensi ini secara bertahap menjadi berbeda. Selain itu, penelitian ini menemukan bahwa cara waktu diwakili bervariasi di berbagai daerah otak, yang mencerminkan pergeseran dalam bagaimana informasi temporal dikodekan di seluruh korteks.
Di daerah oksipital, di mana ruang dan waktu diproses bersama, waktu dikodekan dalam aktivitas populasi saraf yang sama, yang menjadi proporsional lebih aktif semakin lama durasi. Di daerah parietal dan frontal, sebaliknya, di mana hubungan antara ruang dan waktu menjadi semakin lemah dan akhirnya menghilang, waktu dikodekan oleh populasi saraf yang berbeda, masing -masing merespons secara selektif terhadap durasi tertentu.
Di daerah parietal, dalam posisi menengah hierarki ini, ada koeksistensi mekanisme pengkodean durasi dan waktu dan ruang baik diproses bersama atau secara mandiri.
Eksperimen: rangsangan visual di posisi layar yang berbeda
“Bagaimana proses otak manusia berubah informasi visual yang berubah baik dalam posisi dan durasi spasial?” Ini adalah pertanyaan yang mendorong penelitian.
“Kami ingin memahami apakah ruang dan waktu diproses secara mandiri atau tidak,” penulis penelitian menjelaskan.
Untuk mensimulasikan apa yang mungkin terjadi dalam kenyataan, mereka meminta peserta muda sehat untuk menilai durasi stimulus visual yang disajikan pada posisi yang berbeda pada layar untuk berbagai jumlah waktu. Selama tugas ini, respons saraf direkam menggunakan pencitraan resonansi magnetik spasial resolusi tinggi (fMRI).
Area otak yang berbeda, strategi pengkodean yang berbeda. Korteks posterior: ruang dan waktu diproses bersama
“Apa yang kami temukan adalah bahwa hubungan antara ruang dan waktu di otak manusia tidak diperbaiki tetapi tergantung pada area otak yang terlibat. Di bagian posterior otak kita, terutama di korteks visual oksipital, koneksi kuat karena ruang dan waktu diproses oleh neuron yang sama. Wilayah ini, berspesialisasi dalam menerima input visual, “jelas Centanino, Fortunato, dan Bueti,” menanggapi posisi dan durasi stimulus: semakin lama waktu menonton, semakin besar aktivitas otak dalam populasi neuron ini. “
Korteks anterior: neuron terpisah untuk ruang dan waktu
Namun, di daerah anterior, hubungan ini menghilang. Di daerah premotor frontal, yang terlibat dalam persiapan gerakan, waktu diproses secara independen dari posisi stimulus visual. Populasi neuron yang berbeda memproses ruang dan waktu.
Selain itu, penulis menambahkan, “Durasi dikodekan secara berbeda dibandingkan dengan area posterior. Di sini, populasi saraf yang berbeda secara istimewa merespons durasi tertentu, dan populasi saraf yang lebih suka durasi serupa berdekatan dalam permukaan kortikal, membentuk apa yang kita sebut 'peta waktu.' “
Korteks menengah: berbagai mekanisme
Di wilayah perantara dari hierarki kortikal ini, khususnya korteks parietal, yang dikenal untuk mengintegrasikan berbagai sumber informasi dan secara fungsional terletak di antara korteks premotor oksipital dan frontal, hubungan antara ruang dan waktu beragam.
Tiga peneliti menjelaskan: “Beberapa populasi neuron menanggapi posisi dan durasi stimulus, sementara yang lain hanya menanggapi salah satu dimensi ini. Respons terhadap waktu, dalam beberapa kasus, seperti monotonik di korteks oksipital, sedangkan di yang lain itu menunjukkan selektivitas untuk durasi tertentu, mirip dengan area anterior. ”
Hirarki fungsional dalam pemrosesan waktu
“Studi ini,” menyimpulkan Centanino, Fortunato, dan Bueti, “memajukan pemahaman kita tentang bagaimana ruang dan waktu, dua aspek mendasar dari pengalaman kita di dunia, diproses dan diintegrasikan dalam otak manusia. Selain itu, ia menjelaskan keberadaan hierarki fungsional dalam pemrosesan waktu. Keberadaan profil respons berganda terhadap durasi stimulus, bersama dengan hubungan spesifik mereka dengan pemrosesan spasial, menunjukkan bahwa area otak yang berbeda berkontribusi jelas pada pemrosesan dan persepsi waktu. ”
Referensi: “Hubungan saraf antara durasi stimulus dan lokasi spasial dalam hierarki visual manusia” oleh Valeria Centanino, Gianfranco Fortunato dan Domenica Bueti, 27 Desember 2024, Komunikasi Alam.
Doi: 10.1038/s41467-024-54336-5
