Перейти к содержимому


Свернуть чат Чат Открыть чат во всплывающем окне

@  АСМ : (09 Январь 2017 - 12:05 ) С Новым Годом, господа ))

Фотография

Как мозг управляет временем


  • Авторизуйтесь для ответа в теме
В этой теме нет ответов

#1 Часовщик

Часовщик

    Продвинутый пользователь

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 2 543 сообщений

Отправлено 31 Июль 2018 - 14:56

Как мозг управляет временем

 

 

 

Если я потеряю часы, то я потрачу свое драгоценное время, чтобы купить новые, но пока что буду наслаждаться тем, что свободен от необходимости делить свои дни на минутные отрезки. Однако эта свобода имеет свои границы. Даже если я избавлюсь от часов, надетых на запястье, я не смогу избавиться от часов в голове. Человеческий мозг ведет отсчет времени: от мелькающих миллисекунд до вяло протекающих часов, дней и лет. Таков результат сотен миллионов лет эволюции.

 

Отсчет времени необходим, чтобы воспринимать происходящее вокруг нас и реагировать на это. Чтобы понять, откуда идет голос, мы замеряем, сколько требуется времени, чтобы звук достиг обоих ушей. И когда мы отвечаем голосу, высказываясь, нужно, чтобы это было точно согласовано по времени, иначе нас не поймут. Мышцы рта, языка и гортани должны совершать свои движения в тщательно синхронизированном танце. Разница между фразами «Excuse me while I kiss the sky» и «Excuse me while I kiss this guy» достигается лишь благодаря короткой паузе.

 

Ученые обнаружили, что ощущение времени важно и для животных. Проводя исследование в Эдинбургском университете, они сделали искусственные цветы с сахаром внутри, чтобы узнать, как колибри измеряют время. Когда они выпивают нектар из настоящих цветов, то требуется некоторое время, чтобы запас нектара восстановился. Шотландские исследователи «заправляли» одни искусственные цветы через каждые 10 минут, а другие — через каждые 20 минут. Птицы быстро поняли, сколько нужно ждать, прежде чем можно будет вернуться к тем или иным цветам. Ученые из университета Джорджии обнаружили, что крысы тоже прекрасно справляются с отсчетом времени. Они могут научиться ждать два дня после приема пищи, прежде чем снова совать свой нос в корытце и получить вознаграждение в виде еды.

 

В течение 40 лет психологи полагали, что люди и животные ведут отсчет времени при помощи биологического секундомера. Где-то в мозге генерируются регулярные последовательности импульсов, и когда ему надо замерить продолжительность какого-либо события, открывается задвижка, и импульсы начинают поступать в некое подсчитывающее устройство.

 

Такая модель была столь соблазнительна, потому что с ее помощью психологи могли объяснить изменения в восприятии времени. Подумайте, как ощущение времени замедляется, когда вы видите аварию впереди на дороге, или как оно убыстряется, когда вы кружитесь в танце с любимым человеком. Психологи утверждали, что эти события меняют настройку генератора импульсов, ускоряя или замедляя их поток.

 

Однако, дело в том, что мозг работает не так, как часы. Нейроны неплохо умеют генерировать равномерные последовательности импульсов, но у них нет средств, позволяющих точно пересчитать импульсы в секунды, минуты и т.д. Ошибки, которые мы совершаем в отсчете времени, тоже ставят модель часов под сомнение. Если бы наш мозг действительно так работал, то длинные промежутки времени мы должны были бы определять точнее, чем короткие. Отдельный импульс гипотетических часов или бы чуть запаздывал или бы чуть спешил. За короткое время мозг бы получил лишь несколько импульсов, и погрешность могла бы быть значительной. При получении множества импульсов, накопившихся за длительный промежуток времени, погрешности свелись бы на нет. К сожалению, этого не происходит. Чем дольше промежуток времени, который мы пытаемся измерить, тем больше погрешность.

 

Тикают часы

 

Сегодня мы пытаемся разгадать природу ментального времени при помощи новых экспериментов с использованием всех доступных средств: от компьютерных имитаций и сканирования мозга до генетически модифицированных мышей. Результаты этих экспериментов указывают на то, что мозг использует не один «секундомер», а измеряет время несколькими способами, и ни один из них не работает как часы.

 

Дин Буономано (Dean Buonomano), нейробиолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, утверждает, что чтобы иметь возможность воспринимать время в долях секунды, наш мозг определяет его, как если бы он наблюдал за рябью на поверхности пруда. Предположим, вы слушаете щебетание птицы, и при этом два звука отделяются десятой долей секунды. Первый звук инициирует всплеск напряжения в определенных слуховых нейронах, которые, в свою очередь, возбуждают другие нейроны. Эти сигналы разносятся по нейронам приблизительно в течение полсекунды — через столько же исчезают и круги на поверхности пруда от брошенного камня. Когда раздается второй звук, нейроны еще не успокоились, и в результате, этот звук создает другую последовательность сигналов. Буономано считает, что мозг может сравнить вторую последовательность с первой и, по результатам этого сравнения, узнать, сколько прошло времени. Мозгу не нужны часы, потому что время закодировано в самом поведении нейронов.

 

Если окажется, что Буономано прав, то его догадки смогут объяснить лишь отсчет коротких промежутков времени, потому что уже через полсекунды мозговая «рябь» рассеивается. Что касается другой временной шкалы: от нескольких секунд до нескольких часов, тут мозг должен применять иную стратегию. Уоррен Мек (Warren Meck) из университета Дьюка полагает, что мозг измеряет длинные промежутки времени, генерируя импульсы, но он не считает их, как это делают часы. Мозг, подозревает Мек, делает нечто более элегантное. Он слушает эти импульсы как музыку.

 

Мек начал развивать свою музыкальную модель, когда обнаружил, как можно лишить крыс восприятия времени. Для этого лишь потребовалось уничтожить определенные группы нейронов в глубине мозга. Некоторые из этих нейронов, известные как средние шипиковые нейроны, отличаются от остальных нейронов мозга: каждый из них соединен с другими нейронами, количество которых достигает 30000. А эти соединенные нейроны располагаются по всей коре головного мозга, его внешней оболочке, в которой осуществляется сложнейшая обработка информации мозга. Некоторые нейроны происходят из участков, отвечающих за зрение, другие — из участков, которые обрабатывают наше восприятие и т.д. Получая такое множество сигналов со всего мозга, считает Мек, шипиковые нейроны дают нам ощущение времени.

 

Представьте, что слушаете звук длительностью 10 секунд. В начале звука нейроны в коре мозга восстанавливают свое состояние, чтобы начать возбуждаться синхронно, но некоторые из них возбуждаются быстрее, чем другие, поэтому в любой момент времени некоторые нейроны активны, а некоторые спокойны. От одного момента времени к другому средний шипиковый нейрон получает уникальную последовательность сигналов от других нейронов, соединенных с ним. Эта последовательность изменяется подобно аккордам на пианино. По прошествии 10 секунд, шипиковый нейрон может просто «послушать» аккорд и узнать, сколько прошло времени.

 

Мек нашел подтверждение своей модели, записав электрическую активность нейронов, а также — в исследованиях людей с искаженным чувством времени, проводимыми другими учеными. Определенные нейромедиаторы, такие как дофамин, контролируют пульсирующие нейроны. Наркотические вещества, такие как кокаин и метамфетамин, меняют состояние мозга, наводняя его дофамином, и, как показали эксперименты, они также меняют посекундное восприятие времени. В одном эксперименте, проведенном в Калифорнийском университете, результаты которого были опубликованы в 2007 году, ученые давали звонок через 53 секунды тишины. Здоровые люди, в среднем, говорили, что прошло 67 секунд. Люди, принимающие стимуляторы, предполагали, что прошла 91 секунда. Другие вещества, имеющие противоположное дофамину действие, субъективно сжимают время.

 

В реальном времени

 

Время эластично даже в здоровом мозге. Если смотреть на рассерженное лицо в течение 5 секунд, то это покажется дольше, чем, если смотреть на нейтральное лицо. То, что нейроны, генерирующие импульсы, напрямую связаны с участками мозга, которые обрабатывают эмоционально заряженные образы и звуки, вряд ли можно считать совпадением. А эксперименты, проведенные недавно Амелией Хант (Amelia Hunt) из Гарвардского университета, свидетельствуют о том, что мы действительно можем сдвигать свою умственную временную шкалу назад всякий раз, когда двигаем глазами.

Хант велела испытуемым смотреть прямо перед собой, при этом сбоку стояли часы. Затем она попросила их переместить взгляд на часы и, сделав это, заметить время. В среднем, они сообщали, что увидели часы приблизительно за четыре сотых доли секунды до того, как их глаза фактически переместились туда.

 

Сдвиг времени назад может сослужить нам хорошую службу, помогая справиться с несовершенной нервной системой. Сетчатка глаза имеет небольшой участок плотно упакованных светочувствительных клеток, который называется «fovea» (центральное углубление сетчатки). Для получения детальной картины окружения наши глаза совершают резкие движения несколько раз в секунду, чтобы этот участок мог просканировать всю картину. Сам по себе, этот поток сигналов от наших глаз представлял бы собой лишь вибрирующий ряд резко меняющихся кадров. Мозг же создает иллюзию бесшовного потока реальности. В процессе этого «монтажа» нам может понадобиться подогнать временную шкалу: как в ожидании события, так и по его прошествии.

 

Но самая радикальная переработка времени происходит, когда мы вписываем его в свои воспоминания. Мы вспоминаем не только, что произошло, но и когда. Мы можем вспомнить, сколько времени прошло с какого-либо события. Травмы и хирургические операции, которые уничтожают определенные участки мозга, могут помочь нам понять, как мозг фиксирует время в памяти. В 2007 году французские ученые сообщили о своих наблюдениях за группой больных с поврежденной левой височной долей головного мозга.

 

Больные смотрели документальный фильм, во время которого на экране появлялся знакомый предмет, а затем, через несколько минут, он появлялся снова. Больные должны были сказать, сколько прошло времени. В среднем, им показалось, что 8-минутный промежуток длился 13 минут (здоровые испытуемые ошибались лишь на минуту).

Такие эксперименты помогают ученым сосредоточиться именно на тех участках мозга, которые хранят воспоминания о времени. Но как именно записывается время — все еще остается загадкой. Одно дело вслушиваться в музыку мозга, распознавая аккорды, обозначающие истечение пяти минут. Но как затем нейроны, связанные с памятью, архивируют эти пять минут, чтобы их можно было вспомнить позже?

 

Сохранить файл, открыть файл

 

В университете Гумбольдта, в Берлине, ученые строят модель хранения времени в памяти. Когда нейроны производят регулярный цикл сигналов, некоторые из них поступают чуть раньше, а некоторые — чуть позднее. Исследователи предполагают, что когда нейроны эти сигналы передают, они могут добавлять к ним небольшое опережение, и к некоторым больше, чем к другим. При помощи этих небольших колебаний мозг может сжать воспоминание времени с нескольких секунд до сотых долей секунды — достаточно небольшой объем для хранения и последующего восстановления.

 

При хранении времени в воспоминаниях, мозг может изменять его еще одним более радикальным способом. Он может записать время так, что события будут вспоминаться в обратном порядке. Ученые из Массачусетского технологического института (МТИ) обнаружили обратные воспоминания во время эксперимента с крысами. Крысы должны были бежать по дорожке, а затем остановиться и получить корм в конце. Когда какое-то место становится крысам (и людям) знакомым, отдельные нейроны начинают активироваться при достижении определенных участков пути. Ученые определили «местные клетки», возбуждавшиеся, когда крысы приближались к различным местам вдоль своего пути. Когда крысы останавливались, чтобы поесть, ученые снова «прослушали» их мозг и «услышали», что нейроны различных мест опять начали возбуждаться. Вероятно, это происходило вместе с тем, как в мозге укреплялись воспоминания об этом пути. Но местные нейроны конца пути возбуждались первыми, а нейроны начала пути — последними. Возможно, мы разворачиваем время в своих воспоминаниях, чтобы сконцентрироваться на целях (для крыс целью был корм в конце пути).

 

Мы не свободны от времени, другими словами, но мы и не его рабы. Мы растягиваем и скручиваем его под свои нужды. Время, другими словами — всего лишь инструмент.

 

 

 

discovermagazine.com

источник


  • Наверх




Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 анонимных

Яндекс.Метрика