Ощущение времени играет очень важную роль в нашей жизни. И речь не только о том, чтобы подсчитывать проходящие часы и дни. Нет, для человека отсчет времени важен во многих сферах, включая игру на музыкальных инструментах, спорт и много других видов деятельности. Ученые, изучающие мозг и процессы, происходящие в нем, в разное время предлагали много различных вариантов, объясняющих ощущение времени человеком. Наиболее известная гипотеза — то, что в мозге есть что-то, отвечающее за отсчет времени, нечто вроде ритмоводителя.
На днях появилась еще одна гипотеза, созданная учеными из МИТ. Они показали, что мозг контролирует ход времени по-своему. В этом человек зависит от нейронов, отвечающих за выполнение определенного действия.
Как уже говорилось выше, наиболее известная модель контроля времени предполагает, что в мозге есть нечто вроде внутренних часов, причем это нечто способно передавать информацию о временных интервалах всему мозгу, с тем, чтобы обеспечить синхронизацию работы различных частей этого органа и всего организма.
Исследователи из МИТ считают, что это объяснение довольно простое и логичное, но на самом деле, все происходит немного иначе. Да и никто пока не нашел доказательства существования тех самых центральных часов. Именно поэтому авторов нового исследования заинтересовала тема времени — ведь участки мозга, отвечающие за чувство времени и ритм, как-то же взаимодействуют, причем весьма неплохо. Например, неся ложку ко рту, мы открываем (чаще всего) рот в нужное время. Если бы мозг работал не синхронно, то до рта ложку мы либо вообще не донесли бы, либо же рот открывался бы невпопад. Это, конечно, самое простое, но и самое показательное объяснение.
«Ученые теперь считают, что „внутренние часы“ и не нужны, ведь на их работу потребуется солидная энергия, которой в организме не так много. За совершение определенных действий отвечают разные части мозга. И скорее всего, они же умеют просчитывать время выполнения той либо иной задачи», — говорит он.
Для изучения этой возможности исследователи записали активность нейронов трех различных участков мозга животных во время выполнения дествий разной продолжительности — от 85- миллисекунд до 1500 миллисекунд.
Исследователи обнаружили сложные паттерны активности мозга. Некоторые нейроны срабатывали быстрее, другие реагировали медленнее. И это позволяло организму животного контролировать ускорение или замедление своих действий. В итоге взаимодействия первой и второй группы нейронов скорость выполнения действий животными была практически оптимальной.
Как оказалось, в любое время в мозге есть группы нейронов в так называемом «нейронном состоянии», которое изменятся с течением времени, так что каждый нейрон начинает работать по-своему. Для того, чтобы выполнить определенное действие, система должна быть устойчивой и синхронной. Исследователи обнаружили, что нейроны всегда идут по одному и тому же «пути» от начального состояния к конечному, безразлично интервалу. Едитснвенное, что менялось — частота, с которой нейроны проходили по этому пути.
Когда интервалы должны были быть более продолжительными, эта траэктория «сжималась», что означает, что нейронам требовалось больше времени для перехода в нейтральное состояние. Когда интервалы были короче, траектория была сжатой.
«Мы обнаружили, что мозг не изменяет траекторию с изменением интервалов, он изменяет лишь скорость, с которой нейроны из начального состояния переходят в конечное», — говорит один из авторов исследования.
Специалисты, ознакомившиеся с результатами исследований, считают его значимым. «Эта работа поддерживает точку зрения, что отсчет времени в мозге человека является распределенным процессом, нет никаких центральных часов», — заявил Дин Буонамано, профессор когнитивной нейробиологии в Калифорнийском университете. Насколько можно понять, отсчет времени зависит от нейронных связей. В зависимости от их работы, живой организм двигается быстрее или медленнее.
Основные области мозга, которые затронуты «временными» процессами — дорсомедиальная лобная кора, хвостатое тело и таламус. Паттерны первых двух элементов похожи, в то время, как в таламусе нейроны изменяют скорость «зажигания», то есть активности. Таламус управляет во многих случаях моторикой и сенсорными сигналами, поэтому этот органоид меняет скорость работы своих нейронов в зависимости от того, какой временной интервал требуется для выполнения определенных действий.