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Zeit machen

Anonim

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Immer wenn ich meine Uhr verliere, nehme ich mir eine schöne Zeit, um eine neue zu bekommen. Ich genieße die Freiheit von meinem Zwang, meine Tage in winzige Fragmente zu schneiden. Aber meine Freiheit hat ihre Grenzen. Selbst wenn ich die an meinem Handgelenk befestigte Uhr loswere, kann ich der in meinem Kopf nicht entkommen. Das menschliche Gehirn hält die Zeit von Millisekunden bis zum langsamen Entfalten von Stunden, Tagen und Jahren. Es ist das Produkt von Hunderten von Millionen von Jahren unerbittlicher Evolution.

Zeit im Auge zu behalten ist wichtig, um zu erkennen, was um uns herum geschieht, und um darauf zu reagieren. Um zu sagen, woher eine Stimme kommt, legen wir fest, wie lange es dauert, bis der Ton beide Ohren erreicht. Und wenn wir auf die Stimme reagieren, indem wir selbst sprechen, brauchen wir ein genaues Timing, um uns verständlich zu machen. Unsere Muskeln im Mund, in der Zunge und im Hals müssen in einer sorgfältig abgestimmten Choreographie zucken. Es ist nur eine kurze Pause, die den Unterschied zwischen "Entschuldigung, während ich den Himmel küsse" und "Entschuldigung, während ich diesen Mann küsse" unterscheidet.

Die Zeit zu erzählen ist auch für Tiere wichtig. An der University of Edinburgh bauten Forscher gefälschte Blumen mit Zucker auf, um zu zeigen, wie Kolibris die Zeit angeben. Nachdem Kolibris Nektar aus echten Blumen getrunken haben, dauert es eine Weile, bis die Blumen ihren Vorrat wieder auffüllen. Die schottischen Forscher füllten alle ihre gefälschten Blumen alle 10 Minuten und andere alle 20 Minuten nach. Kolibris erfuhren schnell, wie lange sie warten mussten, bevor sie zu jeder Art zurückkehrten. Wissenschaftler der University of Georgia haben entdeckt, dass auch Ratten die Zeit gut erklären. Sie können konditioniert werden, um zwei Tage nach einer Mahlzeit zu warten, um ihre Nase in einen Trog zu stecken und mit Essen belohnt zu werden.

40 Jahre lang glaubten die Psychologen, dass Menschen und Tiere die Zeit mit einer biologischen Version einer Stoppuhr behielten. Irgendwo im Gehirn, so das Denken, wurde eine regelmäßige Reihe von Impulsen erzeugt. Als das Gehirn etwas Zeit benötigte, öffnete sich ein Tor und die Impulse bewegten sich in eine Art Zählgerät.

Ein Grund, warum dieses Uhrenmodell so überzeugend war: Psychologen könnten damit erklären, wie sich unsere Wahrnehmung von Zeit verändert. Denken Sie darüber nach, wie sich Ihr Zeitgefühl bei einem Autounfall auf der Straße verlangsamt, wie schnell es geht, wenn Sie sich auf einer verliebten Tanzfläche bewegen. Diese Erfahrungen verändern den Pulsgenerator, argumentierten die Psychologen, beschleunigten den Pulsfluss oder bremsten ihn ab.

Aber die Biologie des Gehirns funktioniert nicht wie die Uhren, die wir kennen. Neuronen können eine gleichmäßige Reihe von Impulsen erzeugen, aber sie haben nicht das Zeug, um Impulse für Sekunden, Minuten oder länger genau zu zählen. Die Fehler, die wir in der Zeit machen, lassen auch Zweifel aufkommen. Wenn unser Gehirn wirklich wie Uhren funktionierte, sollten wir bei der Schätzung langer Zeiträume genauer sein als bei kurzen. Wenn einige der einzelnen Impulse von der hypothetischen Uhr ein wenig langsam oder schnell wären, könnten die während einer kurzen Zeit akkumulierten Fehler von Bedeutung sein, aber die vielen Impulse, die sich über lange Zeiträume ansammeln, sollten ihre Fehler ausgleichen. Das ist leider nicht der Fall. Da wir längere Zeiträume einschätzen, wird auch unser Fehlerumfang größer.

Klicken Sie auf Uhr

Heutzutage helfen neue Arten von Experimenten, die alles von Computersimulationen über Gehirnscans bis hin zu gentechnisch veränderten Mäusen verwenden, die mentale Zeit zu erschließen. Ihre Ergebnisse zeigen, dass das Gehirn keine einzige Stoppuhr verwendet. Stattdessen gibt es mehrere Möglichkeiten, die Zeit zu bestimmen, und keine davon scheint wie eine Uhr zu funktionieren.

Dean Buonomano, Neurowissenschaftler an der University of California, Los Angeles,
argumentiert, dass, um kurze Momente in Sekundenbruchteilen wahrnehmen zu können, unser Gehirn die Zeit angibt, als würden sie Wellen auf einem Teich beobachten. Angenommen, Sie hören einem zwitschernden Vogel zu. Zwei seiner Chirps sind um eine Zehntelsekunde voneinander getrennt. Der erste Chirp löst in einigen auditorischen Neuronen eine Spannungsspitze aus, die wiederum dazu führt, dass auch andere Neuronen feuern. Die Signale hallen für etwa eine halbe Sekunde zwischen den Neuronen nach, genauso wie es dauert, bis die Wellen eines in einen Teich geworfenen Felsens verschwinden. Wenn der zweite Chirp kommt, haben sich die Neuronen noch nicht niedergelassen. Im Ergebnis erzeugt der zweite Chirp ein anderes Signalmuster. Buonomano glaubt, dass unser Gehirn das zweite Muster mit dem ersten vergleichen kann, um festzustellen, wie viel Zeit vergangen ist. Das Gehirn braucht keine Uhr, weil die Zeit in dem Verhalten von Neuronen kodiert ist.

Die Idee von Buonomano könnte nur unsere schnellste Zeitaufzeichnung erklären, denn nach einer halben Sekunde lösen sich die Wellen des Gehirns auf. Auf der Skala von Sekunden bis Stunden muss das Gehirn eine andere Strategie anwenden. Warren Meck von der Duke University argumentiert, dass das Gehirn in der Tat lange Zeitspannen durch Erzeugung von Impulsen misst, aber nicht einfach so zählt, wie dies eine Uhr tut. Stattdessen, so vermutet Meck, wirkt es etwas eleganter. Es lauscht den Impulsen, als wären sie Musik.

Meck begann, sein musikalisches Modell zu entwickeln, als er entdeckte, wie er Ratten ihrer Zeitwahrnehmung beraubte, indem er bestimmte Klumpen von Neuronen tief in ihrem Gehirn zerstörte. Diese „mittelgroßen Stachelneuronen“ sind mit bis zu 30.000 anderen Neuronen im gesamten Cortex verbunden, der äußeren Rinde des Gehirns, die einen Großteil der hochentwickelten Informationsverarbeitung im Gehirn abwickelt. Einige befinden sich in Regionen, in denen Visionen verarbeitet werden, andere in Bereichen, in denen Regeln für das, was wir wahrnehmen, usw. angewendet werden. Die so vielen Signale aus dem ganzen Gehirn, so Meck, glauben die mittelgroßen Neuronen, die uns spinnen, vermitteln ein Gefühl von Zeit.

Wenn Sie zum Beispiel einen 10-Sekunden-Ton hören, setzen sich die Neuronen um Ihren Kortex selbst zurück, so dass sie alle synchron abfeuern. Aber manche feuern schneller als andere, und so sind manche jederzeit aktiv und andere sind ruhig. Von einem Moment zum anderen empfängt ein mittelgroßes Stachelneuron ein einzigartiges Signalmuster von den Neuronen, die mit ihm verbunden sind. Das Muster ändert sich wie Akkorde auf einem Klavier. Nach Ablauf der 10 Sekunden kann das mittlere stachelige Neuron einfach auf den Akkord „hören“, um festzustellen, wie viel Zeit vergangen ist.

Meck hat Unterstützung für sein Modell gefunden, indem er die elektrischen Aktivitäten von Neuronen aufzeichnete. Beweise für diese Idee liefern auch andere Forscherstudien an Menschen mit schiefem Zeitgefühl. Bestimmte Signalmoleküle wie Dopamin steuern das Pulsieren von Neuronen. Drogen wie Kokain und Methamphetamin verändern das Gehirn, indem sie es mit Dopamin überschwemmen, und Studien haben gezeigt, dass sie auch die Zeitwahrnehmung von Sekunden zu Sekunden verändern. In einem Experiment bei ucla, das 2007 berichtet wurde, klingelten die Wissenschaftler nach 53 Sekunden Stille. Normalerweise schätzten normale Leute, dass 67 Sekunden vergangen waren. Stimulanzienabhängige schätzten 91 Sekunden. Andere Medikamente haben den gegenteiligen Effekt auf Dopamin und drücken die subjektive Erfahrung der Zeit zusammen.

In Echtzeit

Selbst in einem gesunden Gehirn ist die Zeit elastisch. Fünf Sekunden lang auf ein wütendes Gesicht zu starren, fühlt sich länger an als ein neutrales. Experimente von Amelia Hunt, jetzt an der University of Aberdeen in Schottland, deuten an, dass wir unsere mentale Zeitleiste möglicherweise jedes Mal neu einstellen, wenn wir unsere Augen bewegen. Hunt hatte die Leute neulich mit einer tickenden Uhr zur Seite gerichtet. Sie bat die Leute, ihre Augen auf die Uhr zu richten und sich die Uhrzeit zu notieren, als sie dies getan hatten. Im Durchschnitt gaben sie an, die Uhr etwa vierhundertstel Sekunden vor ihren Augen gesehen zu haben.

Die Zeit rückwärts zu bewegen, kann uns gut tun, indem wir uns mit einem unvollkommenen Nervensystem zurechtfinden. Jede unserer Netzhäute hat ein kleines Stück dicht gepackter, lichtempfindlicher Zellen, die Fovea. Um ein detailliertes Bild unserer Umgebung zu erhalten, müssen wir die Augen mehrmals pro Sekunde rucken, damit die Fovea sie scannen kann. Allein dieser Signalstrom aus unseren Augen würde eine erschütternde Folge von Sprungschnitten erzeugen. Unsere Gehirne erzeugen die Illusion eines nahtlosen Flusses der Realität. Im Verlauf dieser Bearbeitung müssen wir möglicherweise die Zeitlinie falsch einschätzen - sowohl in Erwartung eines Ereignisses als auch danach.

Aber die radikalste Überarbeitung der Zeit mag kommen, wenn wir sie in unsere Erinnerungen schreiben. Wir erinnern uns nicht nur daran, was passiert ist, sondern wann. Wir können uns daran erinnern, wie viel Zeit seit dem Auftreten eines Ereignisses vergangen ist, indem wir in unsere Erinnerungen tippen. Verletzungen und Operationen, die einen bestimmten Teil des Gehirns zerstören, können Hinweise darauf geben, wie das Gehirn die Zeit im Gedächtnis aufzeichnet. Französische Wissenschaftler berichteten 2007 über ihre Studie über eine Gruppe von Patienten, die in einer Region, die als linker Schläfenlappen bekannt ist, Schaden erlitten hatten. Die Patienten sahen sich einen Dokumentarfilm an, und ein bekanntes Objekt erschien auf dem Bildschirm und tauchte einige Minuten später wieder auf. Die Patienten mussten erraten, wie viel Zeit vergangen war. Im Durchschnitt waren die Patienten der Meinung, dass eine 8-minütige Periode ungefähr 13 war. (Normale Probanden hatten nur eine Minute Zeit.)

Diese Experimente helfen Wissenschaftlern dabei, sich in den Regionen des Gehirns zurechtzufinden, die Erinnerungen an die Zeit speichern. Es ist immer noch ein Rätsel, wie genau diese Regionen Zeit aufzeichnen. Es ist eine Sache, sich die Musik des Gehirns anzuhören und Akkorde zu erkennen, die den Ablauf von fünf Minuten kennzeichnen. Aber wie archivieren die gedächtnisbezogenen Neuronen des Gehirns diese fünf Minuten, damit sie später abgerufen werden können?

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An der Humboldt-Universität zu Berlin bauten Wissenschaftler ein Modell auf, wie ein solches zeitliches Gedächtnis funktionieren kann. Wenn Neuronen einen regelmäßigen Signalzyklus erzeugen, kommen einige Signale etwas früher und andere etwas später. Die Forscher schlagen vor, dass Neuronen, wenn sie diese Signale weiterleiten, winzige Fortschritte hinzufügen können, einige größer als andere. Mit diesen winzigen Wackeln kann das Gehirn die Erinnerung an die Zeit von mehreren Sekunden auf Hundertstel Sekunden komprimieren - ein Paket, das klein genug ist, um es später wieder aufzurufen.

Da es Zeit in Erinnerungen speichert, kann es das Gehirn auf andere, noch radikalere Weise verändern. Es kann die Zeit aufnehmen, so dass unser Gehirn Ereignisse in umgekehrter Reihenfolge abruft, wie dies ein mit Ratten durchgeführter Rattenversuch nahe legt. Im Test liefen die Ratten eine Spur entlang und hörten am Ende auf, um zu essen. Als Ratten mit einem Ort vertraut wurden, wurden bestimmte Neuronen aktiv, als die Tiere bestimmte Stellen erreichten. Diese sogenannten Platzzellen feuerten, als die Ratten entlang der Strecke zu bestimmten Orten zogen. Als die Ratten aufhörten zu fressen, lauschten die Wissenschaftler ihr Gehirn wieder. Sie hörten den Ort, an dem Neuronen erneut feuern, wahrscheinlich als die Erinnerung an die Spur im Rattengehirn verstärkt wurde. Die Platz-Neuronen am Ende der Spur feuerten jedoch zuerst und die am Anfang der Spur zuletzt. Es ist möglich, dass Menschen, wie Ratten, die Zeit in unseren Erinnerungen umkehren, um unser Gehirn auf Ziele zu fokussieren (für die Ratten war das Ziel das Essen am Ende der Strecke).

Mit anderen Worten, wir sind niemals frei von Zeit, aber wir sind nicht ihre Sklaven. Wir strecken und drehen es, um unsere eigenen Bedürfnisse zu erfüllen.

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