Λόγοι που αποκαλύφθηκαν για την ελαστική αίσθηση του χρόνου του εγκεφάλου

Η αίσθηση του χρόνου μπορεί να είναι η σκαλωσιά για όλη την εμπειρία και τη συμπεριφορά μας, αλλά είναι ασταθής και υποκειμενική, που διαστέλλεται και συστέλλεται σαν ακορντεόν. Τα συναισθήματα, η μουσική, τα γεγονότα στο περιβάλλον μας και οι αλλαγές στην προσοχή μας, όλα έχουν τη δύναμη να επιταχύνουν τον χρόνο για εμάς ή να τον επιβραδύνουν. Όταν παρουσιάζονται με εικόνες σε μια οθόνη, αντιλαμβανόμαστε τα θυμωμένα πρόσωπα που διαρκούν περισσότερο από τα ουδέτερα, τις αράχνες ως πιο διαρκή από τις πεταλούδες και το κόκκινο χρώμα ως μεγαλύτερη από το μπλε. Η κατσαρόλα δεν βράζει ποτέ και ο χρόνος κυλά όταν διασκεδάζουμε.

Τον περασμένο μήνα στο Nature Neuroscience , μια τριάδα ερευνητών στο Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann στο Ισραήλ παρουσίασε μερικές σημαντικές νέες ιδέες για το τι εκτείνεται και συμπιέζει την εμπειρία μας στο χρόνο. Βρήκαν στοιχεία για μια μακροχρόνια υποψία σύνδεσης μεταξύ της αντίληψης του χρόνου και του μηχανισμού που μας βοηθά να μαθαίνουμε μέσω ανταμοιβών και τιμωριών. Έδειξαν επίσης ότι η αντίληψη του χρόνου είναι συνδεδεμένη με τις συνεχώς ενημερωμένες προσδοκίες του εγκεφάλου μας σχετικά με το τι θα συμβεί στη συνέχεια.

«Όλοι γνωρίζουν το ρητό ότι «ο χρόνος κυλά όταν διασκεδάζεις», είπε ο Sam Gershman, γνωστικός νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ που δεν συμμετείχε στη μελέτη. "Αλλά η πλήρης ιστορία μπορεί να είναι πιο λεπτή:ο χρόνος κυλά όταν διασκεδάζετε περισσότερο από όσο περιμένατε."

Ώρα για μάθηση

Ο «χρόνος» δεν σημαίνει μόνο ένα πράγμα για τον εγκέφαλο. Διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου βασίζονται σε ποικίλους νευρικούς μηχανισμούς για την παρακολούθηση της διέλευσης του και οι μηχανισμοί που διέπουν την εμπειρία μας φαίνεται να αλλάζουν από τη μια κατάσταση στην άλλη.

Όμως, δεκαετίες έρευνας υποδηλώνουν ότι ο νευροδιαβιβαστής ντοπαμίνη παίζει κρίσιμο ρόλο στο πώς αντιλαμβανόμαστε τον χρόνο. Η ντοπαμίνη έχει μυριάδες αποτελέσματα στο πόσο χρόνο πιστεύουμε ότι έχει περάσει σε μια δεδομένη περίοδο και αυτές οι επιδράσεις μπορεί να έρχονται σε σύγχυση. Μερικές μελέτες έχουν βρει ότι η αύξηση της ντοπαμίνης επιταχύνει το εσωτερικό ρολόι ενός ζώου, με αποτέλεσμα να υπερεκτιμά το πέρασμα του χρόνου. Άλλοι έχουν διαπιστώσει ότι η ντοπαμίνη συμπιέζει τα γεγονότα και τα κάνει να φαίνονται πιο φευγαλέα. άλλοι πάλι έχουν αποκαλύψει και τα δύο εφέ, ανάλογα με το πλαίσιο.

Η σύνδεση της ντοπαμίνης με την αντίληψη του χρόνου είναι ενδιαφέρουσα, εν μέρει επειδή ο νευροδιαβιβαστής είναι περισσότερο γνωστός για τη λειτουργία του στις διαδικασίες ανταμοιβής και ενίσχυσης της μάθησης. Όταν λαμβάνουμε μια απροσδόκητη ανταμοιβή, για παράδειγμα - σε αυτό που είναι γνωστό ως σφάλμα πρόβλεψης - βιώνουμε μια ορμή της χημικής ουσίας, η οποία μας διδάσκει να συνεχίσουμε να ακολουθούμε αυτήν τη συμπεριφορά στο μέλλον.

Είναι μάλλον κάτι παραπάνω από σύμπτωση ότι η ντοπαμίνη είναι τόσο θεμελιώδης τόσο για την αντίληψη του χρόνου όσο και για τις διαδικασίες μάθησης. Φάρμακα όπως η μεθαμφεταμίνη και νευρολογικές διαταραχές όπως η νόσος του Πάρκινσον αλλάζουν και τις δύο διαδικασίες και επίσης περιλαμβάνουν αλλαγές στη ντοπαμίνη. Και η ίδια η μάθηση - η συσχέτιση μιας συμπεριφοράς με το αποτέλεσμά της - απαιτεί τη σύνδεση ενός γεγονότος με ένα άλλο έγκαιρα. «Πραγματικά, στον πυρήνα των αλγορίθμων ενισχυτικής μάθησης βρίσκονται οι πληροφορίες για τον χρόνο», δήλωσε ο Joseph Paton, νευροεπιστήμονας στο Ίδρυμα Champalimaud στην Πορτογαλία. (Ο Paton ήταν ερευνητής για το Simons Collaboration on the Global Brain, που χρηματοδοτήθηκε από το Ίδρυμα Simons, το οποίο χρηματοδοτεί επίσης το Quanta Magazine .)

Αλλά οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη ξεμπερδέψει πώς και πού ενσωματώνονται στον εγκέφαλο η ενισχυτική μάθηση και η αντίληψη του χρόνου. Αντίθετα, «οι δύο τομείς παρέμεναν παραδοσιακά αρκετά χωριστά», είπε ο Martin Wiener, ψυχολόγος στο Πανεπιστήμιο George Mason. "Κανείς δεν έχει ρωτήσει:"Πώς επηρεάζει η ενισχυτική μάθηση τον συγχρονισμό, ή το αντίστροφο, εάν και οι δύο χρησιμοποιούν το ίδιο σύστημα νευροδιαβιβαστών;"

Η δύναμη του σφάλματος πρόβλεψης

Η νέα Nature Neuroscience Η εργασία των Ido Toren, Kristoffer Aberg και Rony Paz εξετάζει αυτό το ερώτημα πιο προσεκτικά. Οι συμμετέχοντες στη μελέτη είδαν δύο αριθμούς να αναβοσβήνουν σε μια οθόνη, συνήθως ένα μηδέν ακολουθούμενο από ένα άλλο μηδέν. Ο δεύτερος αριθμός εμφανιζόταν για διαφορετικό χρονικό διάστημα και οι συμμετέχοντες έπρεπε να αναφέρουν ποιος αριθμός διήρκεσε περισσότερο. Ωστόσο, μερικές φορές, τυχαία, ένας θετικός ή αρνητικός ακέραιος εμφανιζόταν αντί του δεύτερου μηδέν:Αν ήταν θετικός, οι συμμετέχοντες ανταμείβονταν με χρήματα, αλλά αν ήταν αρνητικός, αφαιρούνταν χρήματα ως ποινή.

Για τους συμμετέχοντες, οι συνέπειες συνδυάστηκαν με αλλαγές στην αντιληπτή διάρκεια του δεύτερου ερεθίσματος. Όταν συνέβη κάτι απροσδόκητο αλλά καλό - ένα "θετικό σφάλμα πρόβλεψης", όπως το ονόμασαν οι ερευνητές - το ερέθισμα φαινόταν να διαρκεί περισσότερο. Οι ανεπιθύμητες εκπλήξεις των αρνητικών σφαλμάτων πρόβλεψης έκαναν αυτές τις εμπειρίες να φαίνονται πιο σύντομες. "Βασικά μας λέει ότι η αντίληψή μας για τον χρόνο θα είναι συστηματικά προκατειλημμένη από το πόσο εκπλήσσομε για τα αποτελέσματα", δήλωσε ο Μάθιου Μάτελ, ψυχολόγος στο Πανεπιστήμιο Villanova που δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Η ομάδα έδειξε ότι αυτό το μοτίβο διατηρήθηκε ποσοτικά, με μεγαλύτερα σφάλματα πρόβλεψης να συσχετίζονται με μεγαλύτερες παραμορφώσεις του αντιληπτού χρόνου. Ένα ενισχυτικό μοντέλο μάθησης που κατασκεύασαν ήταν σε θέση να προβλέψει την απόδοση κάθε υποκειμένου στην εργασία. Οι σαρώσεις εγκεφάλου των συμμετεχόντων στη μελέτη παρακολούθησαν αυτό το φαινόμενο σε μια περιοχή που ονομάζεται πουταμένιο, η οποία εμπλέκεται στην κινητική μάθηση και σε άλλες λειτουργίες.

Αν και απαιτούνται περαιτέρω πειράματα για να προσδιοριστεί ο ακριβής μηχανισμός που υπάρχει (και ο ρόλος της ντοπαμίνης), η μελέτη έχει συνέπειες για μοντέλα τόσο της μάθησης όσο και της αντίληψης του χρόνου. Ο σκύλος του Pavlov έμαθε ότι το κουδούνι σήμαινε φαγητό και ότι το φαγητό θα είχε μια συγκεκριμένη γεύση - αλλά και ότι το φαγητό ήταν επικείμενο. Ωστόσο, αυτή η χρονική συνιστώσα έχει συνήθως υποβιβαστεί στην περιφέρεια των μοντέλων ενισχυτικής μάθησης. Ο αντικειμενικός χρόνος μιας ανταμοιβής έχει συχνά ενσωματωθεί ως μεταβλητή, αλλά οι υποκειμενικές πτυχές της αντίληψης του χρόνου που τονίζει το νέο έργο δεν έχουν ενσωματωθεί.

Ένας ρόλος για τη νευρική κόπωση

Ίσως είναι καιρός να αρχίσουμε να συμπεριλαμβάνουμε λίγη από αυτή την υποκειμενικότητα. Εάν οι άνθρωποι επεκτείνουν ή συστέλλουν την εμπειρία τους στο χρόνο ως απόκριση σε σήματα, αυτό μπορεί επίσης να αλλάξει τις αντιλήψεις τους για το πόσο κοντά ή μακριά είναι ορισμένες ενέργειες και αποτελέσματα - κάτι που με τη σειρά του θα μπορούσε να επηρεάσει το πόσο γρήγορα μαθαίνονται αυτές οι συσχετίσεις. Τα αποτελέσματα χρονισμού που σχετίζονται με τα σφάλματα πρόβλεψης παρέχουν επίσης «ένα επιπλέον χαρακτηριστικό που πρέπει να πληρούν τα μοντέλα ενισχυτικής μάθησης, εάν πρόκειται να είναι μια ακριβής αναπαράσταση του τι συμβαίνει», δήλωσε ο Bowen Fung, πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια που τώρα εργάζεται σε έναν οργανισμό που ονομάζεται Ομάδα Συμπεριφορικών Insights στην Αυστραλία.

«Προκαλεί τους μελλοντικούς μοντελιστές, ή τους ανθρώπους που προσπαθούν να αναπτύξουν μια κατανόηση του εγκεφάλου, να λάβουν υπόψη τον τρόπο με τον οποίο αυτά τα δύο συστήματα διασυνδέονται», είπε ο Matell. Ο Gershman και ο διδακτορικός φοιτητής του John Mikhael έχουν αναπτύξει ένα μοντέλο μάθησης που ενσωματώνει αυτές τις ιδέες, στο οποίο οι νοητικές προβλέψεις βελτιώνονται με προσαρμοστική προσαρμογή της ροής του χρόνου στον εγκέφαλο.

Αλλά τα λάθη πρόβλεψης δεν είναι οι μόνοι παράγοντες που διαμορφώνουν την αντίληψή μας για το χρόνο. Δείτε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε την περασμένη εβδομάδα στο Journal of Neuroscience :Οι συμμετέχοντες που εκτέθηκαν επανειλημμένα σε ένα σύντομο ερέθισμα είχαν την τάση να υπερεκτιμούν τη διάρκεια των ελαφρώς μεγαλύτερων χρονικών διαστημάτων. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό πιθανότατα οφείλεται στο ότι οι νευρώνες που ανταποκρίνονταν σε μικρότερες διάρκειες κόπωσαν, δίνοντας στους νευρώνες συντονισμένους σε μεγαλύτερες διάρκειες μεγαλύτερη επιρροή στον τρόπο αντίληψης των επακόλουθων ερεθισμάτων. (Ομοίως, μετά από επανειλημμένη έκθεση σε ένα μακρύ ερέθισμα, τα υποκείμενα της δοκιμής υποτίμησαν τη διάρκεια ελαφρώς μικρότερων διαστημάτων.)

«Αλλάζοντας το πλαίσιο της παρουσίασης του ερεθίσματος, μπορούμε πραγματικά να χειραγωγήσουμε τον τρόπο με τον οποίο οι συμμετέχοντες αντιλαμβάνονται αυτές τις διάρκειες», δήλωσε ο Masamichi Hayashi, γνωστικός νευροεπιστήμονας στο Εθνικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας Πληροφοριών και Επικοινωνιών στην Ιαπωνία, ο οποίος διεξήγαγε την εργασία με τον Richard Ivry του Πανεπιστημίου. Καλιφόρνια, Μπέρκλεϋ. Οι σαρώσεις της εγκεφαλικής δραστηριότητας έδειξαν ότι μια περιοχή στον δεξιό βρεγματικό λοβό είναι υπεύθυνη για αυτήν την υποκειμενική εμπειρία του χρόνου.

Ο Hayashi και ο Ivry εστίασαν σε μια εντελώς διαφορετική περιοχή του εγκεφάλου και μηχανισμό από τους επιστήμονες Weizmann - και ωστόσο και οι δύο μελέτες παρατήρησαν παρόμοια αμφίδρομη επίδραση στην αντίληψη του χρόνου. Από τη μία πλευρά, αυτό δείχνει πόσο κατανεμημένες και διαφορετικές είναι οι διαδικασίες χρονομέτρησης στον εγκέφαλο. Αλλά ο δεξιός βρεγματικός λοβός έχει λειτουργικές και ανατομικές συνδέσεις με το πουταμένιο, είπε ο Hayashi, οπότε ίσως οι αλληλεπιδράσεις των δύο να παράγουν μια πιο συνεκτική αντίληψη του χρόνου. Όποιοι γενικοί κανόνες και υπολογισμοί καθιστούν δυνατές αυτές τις αλληλεπιδράσεις (και άλλες) μπορεί να αποτελούν τη βάση της εμπειρίας μας για το χρόνο, αλλά μέχρι να εντοπιστούν, οι επιστήμονες μπορούν να παρακολουθούν μόνο το ρολόι —ή τα ρολόγια— εν αναμονή.

Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στα ιταλικά στο le Scienze .