Мозг - повелитель времени. Как наш мозг чувствует и измеряет ход времени

Мозг – повелитель времени. серии Большая наука.

(Подпишитесь на мой ютуб канал — будьте в курсе!)

Электронная книга flibusta.is/b/564505/read

Где хранятся наши воспоминания и можно ли предвидеть будущее?

 Человеческий мозг совершенно по-особому относится ко времени, отсюда и шестое чувство, и ощущение быстротечности и стремительности жизни. 

Как это работает, выяснил  нейробиолог Дин Буономано с помощью результатов революционных исследований.

Как же наш мозг ощущает и считывает время? 

Что такое чувство времени? Как связано оно с распознаванием речи и музыки? Можно ли на самом деле путешествовать во времени? 

Ответы — в этом бестселлере серии «Большая наука».

ЧАСТЬ I. (ЧАСЫ МОЗГА. 1:00).

РАЗНОВИДНОСТИ ВРЕМЕНИ.

Единственное, что у нас действительно есть, это время; оно есть даже у тех, у кого больше ничего нет.

хотя слово «время» относится к числу наиболее часто употребляемых слов, общепринятого определения этого понятия не существует. 

Нейробиологи и психологи пытаются понять, что значит «чувствовать» ход времени, как мозг определяет время, и почему люди обладают уникальной способностью предвидеть развитие ситуации во времени. 

Кроме того, понятие времени занимает важнейшее место в концепции свободы воли: свободен ли наш путь в будущее или предопределен прошлым?

Цель рассказа — проанализировать эти вопросы и по возможности найти на них ответы. 

по мере изучения проблемы времени мы постоянно будем осознавать, что наши представления и теории о времени отражают особенности строения и ограниченность возможностей нашего мозга.

Наши органы чувств напрямую не регистрируют течение времени.

Мозг всех животных, включая человека, лучше оснащен для того, чтобы перемещаться, ориентироваться и разбираться в пространстве, чем во времени. 

Математический аппарат для описания временны́х изменений — методы исчисления —  создали Ньютон и Лейбниц.

 Используя эти методы, Ньютон смог сформулировать законы, управляющие падением яблока и вращением планет.

 Эйнштейн устранил ньютоновское понятие абсолютного времени, показав, что вопреки человеческой интуиции время — параметр относительный.

(ВРЕМЯ И НЕЙРОБИОЛОГИЯ).

Нейробиология и психология тоже эволюционировали и постепенно включили в себя проблему времени.

 психологии также признали важность концепции времени для понимания функционирования мозга. 

(Рис. 1.1. Френологическая карта XIX в.)

в XX в. расцвела хронобиология, занимающаяся изучением биологических ритмов, особенно циклов сна и бодрствования.

Психология и нейробиология — новые научные направления, так что они только начинают в полной мере оценивать роль временно́го и динамического фактора. 

рассмотрим отношение к одному из важнейших вопросов психологии и нейробиологии: как мозг хранит воспоминания?

информация о прошлом имеет смысл только в том случае, если позволяет предвидеть, что произойдет в будущем».

Единственная эволюционная функция памяти заключается в том, что она позволяет животным предсказывать, что и когда может произойти, и как следует реагировать, если что-то произойдет.

(ПРЕЗЕНТИЗМ И ЭТЕРНАЛИЗМ).

 две важнейшие философские теории, касающиеся природы времени — это презентизм и этернализм.

От англ. present — настоящее и eternal — вечное.

в рамках теории презентизма утверждается, что реально только настоящее.

 В таком случае прошлое — это конфигурация вселенной, существовавшая в какой-то момент, а будущее — некая конфигурация, которую предстоит определить. 

Напротив, этернализм постулирует, что прошлое и будущее реальны в той же степени, что и настоящее. 

 в рамках этернализма «сейчас» имеет для категории времени такой же смысл, как «здесь» для категории пространства. 

В настоящий момент вы находитесь в каком-то одном конкретном месте в пространстве, но вы прекрасно знаете, что существует множество других, столь же реальных, мест — комнат, городов, планет и галактик.

 Аналогичным образом, даже если вы ощущаете себя в некоей временно́й точке, называемой «сейчас», существуют другие — прошлые и будущие — моменты времени, где находятся другие существа, а также вы сами — более молодой и более старый 

(Рис. 1.2. Две концепции природы времени: презентизм и этернализм).

Возможно, объяснить разницу между этими двумя концепциями проще всего на примере путешествий во времени.

В рамках презентизма истинное путешествие во времени (перемещение назад и вперед, в прошлое и в будущее) невозможно. 

В рамках этернализма ось времени отчасти (но не полностью) аналогична пространственным осям, так что вселенная представляет собой четырехмерный «блок», в котором прошлое и будущее так же реальны, как север и юг по отношению к нашему местоположению в пространстве.

Нейробиологи редко сопоставляют теории презентизма и этернализма, но на практике они являются презентистами. 

В прошлом, настоящем и будущем они видят совершенно разные категории: 

мозг принимает решения в настоящем, основываясь на воспоминаниях о прошлом, чтобы создать благоприятную ситуацию в будущем. 

Сегодня, по вполне разумным причинам, большинство физиков и философов принимают этерналистский тезис о том, что все моменты времени в некотором смысле «уже» включены в некий «блок вселенной». 

И представление о времени как о четвертом измерении — не просто удобная математическая абстракция, как ось времени на графике, но прошлое, настоящее и будущее действительно существуют на равных основаниях.

В этом-то и заключается камень преткновения между физикой и нейробиологией: 

если все моменты времени одинаково реальны, и все события прошлого и будущего навсегда вписаны в «блок вселенной», наше ощущение течения времени оказывается иллюзией.

«Объективный мир просто есть, он не случается.

 Лишь для взора моего сознания, карабкающегося по мировой линии жизни моего тела, порождается часть мира как образ, плывущий в пространстве и непрерывно меняющийся во времени». 

(МНОЖЕСТВЕННОСТЬ ВРЕМЕНИ).

Давайте разберем такое предложение: 

«Доклад о природе времени закончился вовремя, но казалось, что он продолжался много времени».

В этом немного неестественном предложении слово «время» использовано в трех разных смыслах, которые важны для нашего рассказа. 

В порядке появления в предложении они соответствуют естественному времени, часовому времени и субъективному времени.

Интуитивно мы воспринимаем время как некую среду, в которой протекает наша жизнь. 

Для обозначения времени в качестве этой среды или «измерения» используют термин «естественное время». 

Чаще всего в научных сферах под временем понимают именно часовое время. 

именно часовое время управляет нашей жизнью: 

оно не только подсказывает нам, когда нужно вставать, идти на работу и ложиться спать.

Субъективное время описывает наше подсознательное ощущение времени:

 как ощущение хода времени, так и ощущение количества времени.

 Как любой субъективный опыт, субъективное время — порождение мозговой деятельности. 

наше субъективное восприятие времени — это продукт деятельности головного мозга, который позволяет нам «чувствовать» как естественное, так и часовое время.

мозг представляет собой машину времени, которая не только определяет время и предсказывает будущее, но и позволяет нам мысленно перемещаться в будущее.

мы научились манипулировать настоящим, чтобы обеспечить себе выживание в будущем. 

Однако способность предвидения неизбежно привела нас к пониманию конечности и быстротечности собственной жизни.

 Получив этот великий дар или великое наказание, мы стоим перед удивительной тайной: Что же такое время?

(2:00.ЛУЧШАЯ НА СВЕТЕ МАШИНА ВРЕМЕНИ).

Концепции путешествий во времени не существовала на протяжении большей части истории человечества.

Даже Шекспир, который, кажется, предвосхитил практически все трюки современного кинематографа, никогда не касался темы путешествий во времени.

 В новелле «Рип ван Винкль» говорится о том, что время может идти с разной скоростью, но там не происходит перемещений вперед и назад во времени.

 Предшественником историй о перемещении во времени можно считать повесть Чарльза Диккенса «Рождественская песнь», написанную в середине 19 в. 

Духи переносят героя рассказа Скруджа в рождественские дни прошлого и будущего, однако эти путешествия совершаются пассивно, как бы во сне, и персонажи из разных эпох не общаются между собой.

 И лишь в конце 19 в. появилась идея «истинного» путешествия во времени,

 в частности, в повести Г. Уэллса «Машина времени», герой которой отправляется в будущее, встречается с выродившимися потомками человеческой расы и возвращается в свое время.

что же изменилось в конце 19 в., что позволило нам совершать воображаемые путешествия во времени? 

какую-то роль сыграла научная революция.

Кульминацией этой революции была публикация в 1905 г. специальной теории относительности Эйнштейна, которая навсегда изменила наше представление о природе времени. 

Эйнштейн показал, что при разной скорости перемещения часов они тикают с разной скоростью. 

теория Эйнштейна вполне совместима с концепцией четырехмерного пространства, т. е. пространства, в котором есть еще одно измерение — время.

лучшей машиной времени для каждого из нас является собственный мозг. Или, иными словами, каждый из нас — лучшая на свете машина времени.

МОЗГ — ЭТО МАШИНА ВРЕМЕНИ, по четырем взаимосвязанным причинам:

1. Головной мозг — это машина, которая запоминает прошлое, чтобы предсказать будущее.

Мозг, по сути, представляет собой аппарат для предсказаний и предвидения.

2. Мозг — это машина, которая определяет время. 

Умение определять время — важнейшая способность, необходимая для предсказаний будущего.

Когда кот подпрыгивает вверх, чтобы схватить пролетающую птицу, он должен знать, где птица окажется через секунду. 

Птицы-опылители умеют отмерять отрезок времени, прошедший с момента их последнего визита на конкретный цветок, чтобы к следующему разу цветок вновь успел наполниться нектаром.

3. Мозг — это машина, создающая ощущение времени. 

наше чувство времени подвержено влиянию иллюзий и искажений.

 Период одной и той же длительности (измеренный с помощью внешних часов) может казаться мгновением или вечностью в зависимости от целого ряда факторов.

4. Мозг позволяет совершать мысленные путешествия во времени.

Аврааму Линкольну приписывают следующую фразу: «Лучший способ предсказать будущее заключается в том, чтобы его создать». 

(ВРЕМЯ — УЧИТЕЛЬ).

Шотландский философ 18 в. Дэвид Юм сформулировал три принципа, на которых строится понимание связи между событиями:

 сходство (предметов или событий), 

смежность (близость) во времени и пространстве и причинность.

Временна́я близость между двумя событиями — появлением кошки и произнесением слова «кошка» — позволяет нейронной сети ребенка связать эти два специфических стимула.

Собака Павлова — стандартный пример формирования классического условного рефлекса: 

Формирование условного рефлекса — самая «примитивная» форма обучения.

(ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННЫЕ СВЯЗИ В СИНАПСАХ).

Временна́я асимметрия причины и следствия закодирована в мозге на самом базовом уровне.

в отличие от транзисторов, нейроны являются экстравертами. 

Рядовой транзистор в обычном компьютере связан с несколькими десятками других транзисторов, а рядовой нейрон связан с тысячами других нейронов. 

Эти связи осуществляются посредством синапсов — зон контакта между соседними нейронами:

 пресинаптическим нейроном, посылающим сигнал, и постсинаптическим нейроном, который его принимает.

(рис. Рис. 2.1. Нейроны и синапсы)

В качестве очень упрощенной аналогии может служить интернет — еще один пример сети связанных между собой элементов. 

Представьте себе, что веб-страницы — это нейроны, а однонаправленные гиперссылки — синапсы.

нейроны и синапсы мозга обучаются связывать между собой события, разделенные короткими и длинными промежутками, и позволяют нам осмысливать происходящее вокруг нас.

(ОПРЕДЕЛЯЕМ ВРЕМЯ ПО РАЗНОЙ ВРЕМЕННО́Й ШКАЛЕ).

Как мозг находит в пространстве источник звука? 

Дело в том, что звук, идущий слева, сначала достигает левого уха, а чуть позднее — правого. 

Разница во времени поступления звука является функцией скорости звука и размера вашей головы. 

Для человека этот интервал составляет около 10 миллисекунд .

пространство и время для нас как бы комплементарны, поэтому вычисление времени позволяет нам «вычислять» пространство.

длительность слогов или пауз в речи позволяет вычислять границы слов: 

например, «Бра Тани» или «Брат Ани». 

Например, как указывают такие термины, как grave или allegro, медленный и быстрый темп музыки может использоваться для передачи скорби или веселья.

Аналогично тому, как мы улавливаем человеческое лицо среди красочных пятен на полотнах Сера, так мы улавливаем суть музыки или речи на основании временны́х связей между их элементами.

ЛУЧШИЙ СПОСОБ ПРЕУСПЕТЬ В ЭТОМ МИРЕ — НАУЧИТЬСЯ ПРЕДУГАДЫВАТЬ, ЧТО ПРОИЗОЙДЕТ В БУДУЩЕМ И КОГДА. 

ПОЭТОМУ МОЗГ — ЭТО МАШИНА, КОТОРАЯ И ПРЕДУГАДЫВАЕТ БУДУЩЕЕ, И ОПРЕДЕЛЯЕТ ВРЕМЯ.

Мозг отсчитывает время в диапазоне свыше 12 порядков величины — от минимального интервала времени, с которым звук доходит до левого и правого уха, до смены времен года.

Головной мозг и тело человека и других животных умеют определять время: 

даже отдельная клетка печени может сообщить, какое сейчас время суток. 

Но как мозг определяет время? Какая часть мозга выполняет эту функцию?

(3:00. ДЕНЬ И НОЧЬ).

Одна из самых незначительных загадок науки заключается в том, почему мыши любят крутить колесо.

Ученые наблюдали, как дикие мыши взбирались на колесо, спрыгивали с него, а потом залезали вновь.

грызуны готовы «поработать» за возможность побегать в колесе.

если к колесу прикрепляют тормоза, крысы нажимают на рычаг, чтобы отсоединить тормоза и разогнаться.

Если крыс ограничивают в пище, бег в колесе может быть опасен для их здоровья. 

Находящиеся на диете крысы бегают в колесе гораздо активнее по сравнению с нормально питающимися крысами, не имеющими свободного доступа к колесу;

 в результате у них возникают дополнительные проблемы со здоровьем, и повышается уровень смертности.

маниакальное желание мышей, крыс и хомяков побегать в колесе помогло нам сильно продвинуться в понимании того, как мозг определяет время, по крайней мере, время суток.

Мыши и крысы — ночные животные, поэтому они предпочитают бегать в колесе ночью, но в лаборатории их «ночь» может быть нашим днем, т. к. биологи часто изменяют световой цикл животных, чтобы студентам не приходилось работать по ночам. 

Судя по графику, как только выключают свет, мыши забираются на колесо и начинают бегать, спрыгивая и вновь возвращаясь на протяжении всей ночи. 

даже при отсутствии внешних сигналов относительно времени суток мыши продолжали следовать обычному суточному ритму со сменой активности и покоя.

 Однако в полной темноте происходило что-то интересное: 

длительность суточного цикла изменялась от привычных 24 ч до чуть более короткого периода; 23,5 ч.

Таким образом, по крайней мере у мышей, цикл сна и бодрствования не соответствует в точности 24 ч.

(Рис. 3.1. Актограмма Движения мыши в колесе. )

Даже при отсутствии внешних сигналов у животных продолжается привычный ритм сна и бодрствования, питания и изменений температуры тела. 

Такая цикличность означает, что где-то в организме существуют внутренние часы, отсчитывающие циркадный (circadian) ритм жизни (circa означает «около», а dian означает «день»).

Выходит, что по отношению ко времени вращения планеты биологические часы мышей все же достаточно точные (отклонение составляет около 2 %). 

У животных, ведущих ночной образ жизни, период циркадного ритма обычно чуть меньше 24 ч, а у животных, ведущих дневной образ жизни, таких как человек, он чуть больше 24 ч.

Именно эта удивительная стабильность циркадного ритма, по-видимому, позволяет некоторым людям ежедневно просыпаться в одно и то же назначенное время.

По-видимому, самопроизвольное пробуждение отчасти связано со способностью спящего мозга улавливать какие-то внешние сигналы.

(ЖИЗНЬ В ИЗОЛЯЦИИ).

Циркадный ритм, наблюдающийся без воздействия каких-либо внешних сигналов, называют свободным циркадным ритмом.

в 1972 г. французский геолог Мишель Сифр шесть месяцев прожил в пещере в Техасе.

 Эксперимент был выполнен в рамках одного из проектов НАСА, предпринятого с целью изучения влияния длительной изоляции на тело и мозг участников будущих межпланетных экспедиций. 

Освещенность и температура в пещере никак не менялись в зависимости от времени суток на поверхности, так что Сифр никак не мог определить время. 

Он жил в «свободном ритме».

В любой момент он мог позвонить на поверхность и попросить включить или выключить свет в пещере.

Сифр страдал от приступов депрессии, провалов в памяти, забывчивости и даже помышлял о самоубийстве. 

И его циркадный ритм совершенно нарушился. 

В первые дни он растянулся до 25 или 26 ч, затем стал очень изменчивым.

 Иногда сутки для Сифра растягивались на 48 ч: он спал по 16 ч и бодрствовал более 32 ч.

На 179 день Сифру объявили, что эксперимент закончен. Он был очень удивлен, поскольку считал, что пробыл в пещере 151 день, т. е. он ошибся на 16 %.

Время для него растянулось.

Такая форма растяжения времени наблюдалась и в других экспериментах по изоляции людей. 

В 1988 г. Вероника Ле Гуэн прожила в пещере во Франции 111 дней, а когда вышла на поверхность, считала, что прошло только 42 дня! 

В 1985 г. были опубликованы результаты экспериментов, в ходе которых 42 добровольца находились в изоляции от одной недели до одного месяца. 

В бункерах они жили в одиночных помещениях и не получали никакой информации относительно времени во внешнем мире. 

Они сами готовили себе еду и могли самостоятельно включать и выключать свет.

По оценкам большинства участников эксперимент длился на 20–40 % времени меньше, чем на самом деле.

 циркадный ритм людей часто сбивался.

Цикл сна и бодрствования — не единственное свидетельство существования биологических часов.

 Многие физиологические показатели изменяются в зависимости от времени суток. 

Например, температура человеческого тела не всегда равна строго 36,6 °C. 

Она колеблется вокруг этот значения, обычно достигая максимума ранним вечером. 

(СУПРАХИАЗМАТИЧЕСКОЕ ЯДРО).

В глубине мозга человека есть структура гипоталамус. 

А в глубине гипоталамуса, над перекрестом нервов (хиазмом), несущих информацию от левого и правого глаза, располагается супрахиазматическое (надперекрестное) ядро.

у грызунов с повреждением супрахиазматического ядра полностью нарушается циркадный ритм сна и бодрствования. 

Они спят отрывочно как в ночное, так и в дневное время. 

Один из самых захватывающих экспериментов заключался в трансплантации мозга. 

У хомяков со свободным циркадным ритмом суточный цикл сна и бодрствования практически равен 24 ч. 

Однако существует мутация, приводящая к сокращению цикла до 20 ч. 

Если супрахиазматическое ядро действительно отвечает за циркадный ритм, по мнению ученых, пересадка этого органа может привести к смене 20- часового цикла на 24-часовой цикл.

супрахиазматическое ядро устроено достаточно просто и относится к тем немногочисленным отделам мозга, трансплантация которых вполне реальна.

Исследователи повреждали супрахиазматические ядра хомяков двух типов и каждому типу пересаживали клетки другого типа. 

В результате они превратили хомяков с 24-часовым циклом в хомяков с 20-часовым циклом и наоборот. 

Таким образом, не тело или мозг хозяина управляют циркадным ритмом супрахиазматического ядра; все наоборот:

 небольшая группа из 10 000 супрахиазматических нейронов берет на себя контрольную функцию и сообщает хозяину, когда ему следует отправляться спать, а когда пора вставать и крутить колесо.

(КЛЕТКИ, КОТОРЫЕ ЗНАЮТ ВРЕМЯ).

Следование световым и температурным изменениям, вызванным вращением Земли, а также их предвидение играют настолько важную роль, что биологическими часами снабжены практически все живые существа.

все растения и животные имеют внутренние часы, и даже индивидуальные клетки осциллируют в 24- часовом ритме.

под осцилляцией понимают изменение концентрации внутриклеточных белков.

Например, клетки выстилки кишечника усиливают выработку пищеварительных ферментов каждый раз, когда мы едим.

 Аналогичным образом, при повышении концентрации глюкозы в крови клетки поджелудочной железы активируют синтез белков, задействованных в производстве инсулина.

Светляки светятся по той причине, что синтезируют фермент люциферазу, который в присутствии субстрата (небольшой молекулы, называемой люциферином) испускает энергию в виде фотонов света. 

Ученые встраивали ген люциферазы в самые разные клетки — в бактерии, растения и, конечно же, в нейроны супрахиазматического ядра. 

Если транскрипцию гена люциферазы поставить под контроль белка, вырабатываемого в циркадном ритме, концентрация люциферазы в клетке тоже будет осциллировать. 

В результате такая клетка в буквальном смысле медленно разгорается и медленно затухает, чтобы вновь разгореться примерно через 24 часа.

 Но, зачем клетке нужно знать время?

(ПЕРВЫЕ ЧАСЫ).

Наиболее важная конвейерная линия на планете Земля — это фотосинтез:

 серия биохимических процессов, в которых фотоны солнечного света взаимодействуют с множеством белков, что приводит к созданию устойчивых и богатых энергией молекул, самой известной из которых является глюкоза.

Цианобактерии — один из видов фотосинтезирующих организмов, а фотосинтез — работа дневная.

(Рис. 3.2. циркадные ритмы у цианобактерий.)

самым мощным синхронизатором является солнечный свет. 

Совсем не случайно супрахиазматическое ядро расположено в месте пересечения правого и левого оптического нерва. 

Благодаря этому расположению ядро получает данные относительно уровня освещенности снаружи черепа. 

А эта информация позволяет тренировать биологические часы и обеспечивать соответствие их показаний фазе вращения Земли. 

Ресинхронизация супрахиазматического ядра после перелета из Лос-Анджелеса в Лондон может занять несколько суток: 

для перехода на новый ритм после пересечения каждого часового пояса требуется примерно по одному дню. 

Перемещение на восток пережить гораздо сложнее, чем перемещение на запад. 

Перемещение на восток требует перевода наших биологических часов вперед:

Переезд с западного побережья на восточное сравним с ранним отходом ко сну, тогда как переезд с востока на запад — с поздним отходом ко сну, а для большинства людей гораздо труднее заснуть рано, чем поздно. 

 к какому бы хронотипу («жаворонок» или «сова»)

мы не относились, большинство из нас способны адаптироваться к различным режимам рабочего дня. 

Но, сменная работа является фактором риска развития целого ряда патологий, включая язву, сердечно-сосудистые заболевания и диабет 2 типа.

Причины этих проблем не до конца понятны, но отчасти они являются результатом несоответствия внутренних физиологических циклов и внешних стимулов.

координация многих биологических ритмов нашего организма является важнейшим условием физиологического здоровья.

(ПРИНЦИП МНОЖЕСТВЕННОСТИ ЧАСОВ).

циркадный ритм косвенным путем влияет на множество физиологических и когнитивных функций.

А как мозг оценивает более длительные интервалы времени?

 Участвуют ли циркадные часы в оценке событий, происходящих в более медленном инфрадианном ритме?

Инфрадианные ритмы — это ритмы, периодичность повторения которых превышает длительность суток. К таким ритмам относятся, например, менструальные циклы.

Луна оборачивается вокруг Земли примерно за 29,5 суток. 

Этот цикл оказал глубокое влияние на формирование человеческой культуры.

 Большинство календарей, включая наш современный григорианский календарь, основаны на смене примерно 12 полнолуний, происходящих за один год.

И во многих языках прослеживается связь между словом «луна» (или «месяц») для обозначения небесного тела и словом «месяц» для обозначения длительности времени.

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ МЕНСТРУАЛЬНЫЙ ЦИКЛ ОЧЕНЬ БЛИЗОК ПО ДЛИТЕЛЬНОСТИ К ЛУННОМУ МЕСЯЦУ. 

ПО-ВИДИМОМУ, ЭТО ПРОСТОЕ СОВПАДЕНИЕ, ПОСКОЛЬКУ МЕНСТРУАЛЬНЫЙ ЦИКЛ ДРУГИХ ПРИМАТОВ МОЖЕТ БЫТЬ НАМНОГО ДЛИННЕЕ И НАМНОГО КОРОЧЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО. 

ПОЭТОМУ, КРОМЕ ОЧЕВИДНОГО ФАКТА, ЧТО ЛУННЫЙ СВЕТ МОЖЕТ ВЛИЯТЬ НА СОН И СОЦИАЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ, НИКАКИХ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВЛИЯНИЯ ФАЗ ЛУНЫ НА ФИЗИОЛОГИЮ ЧЕЛОВЕКА ПРАКТИЧЕСКИ НЕ СУЩЕСТВУЕТ.

изменение характера сна, вызванное светом полной Луны, могло провоцировать приступы эпилепсии или биполярного расстройства. 

фазы Луны могут влиять на некоторые аспекты сна, в частности, на быстроту засыпания.

В естественной среде Луна — главный источник света по ночам.

 Полная Луна помогает хищникам отыскивать потенциальных жертв, так что наиболее уязвимые фазы жизненного цикла некоторых животных происходят вне периода полнолуния.

 Какие-то животные спариваются в зависимости от фазы Луны.

 Половое размножение путем внутреннего оплодотворения требует, чтобы самец и самка находились в одном и том же месте в одно и то же время.

МОРСКИЕ ЧЕРВИ (СЕГМЕНТИРОВАННЫЕ БЕСПОЗВОНОЧНЫЕ ЖИВОТНЫЕ, РОДСТВЕННЫЕ ЗЕМЛЯНЫМ ЧЕРВЯМ) В СЕЗОН СПАРИВАНИЯ ОРИЕНТИРУЮТСЯ НА ФАЗЫ ЛУНЫ В КАЧЕСТВЕ СИНХРОНИЗИРУЮЩЕГО СИГНАЛА ДЛЯ ВЫПУСКА ИКРЫ И СПЕРМЫ.

 БЛАГОДАРЯ ЭТОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ МИЛЛИОНЫ ЧЕРВЕЙ ОКАЗЫВАЮТСЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ОДНОВРЕМЕННО, ЧТО НЕКОТОРЫЕ НАРОДЫ УСПЕШНО ИСПОЛЬЗУЮТ В ГАСТРОНОМИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ.

(4:00. ШЕСТОЕ ЧУВСТВО).

В опасных для жизни ситуациях наше субъективное ощущение хода времени может сильно изменяться, как будто мы видим все в режиме замедленной съемки. 

Это эффект замедления времени.

наше субъективное ощущение хода времени подвержено влиянию множества обстоятельств. 

 

ощущение хроностазиса — остановки времени.

Какова связь между объективными показаниями часов и нашим субъективным восприятием времени? 

Почему в экстремальной ситуации время замедляется? 

Что происходит в мозге, когда нам кажется, что время улетучивается или останавливается? 

Прежде чем заняться поиском ответов на эти вопросы, следует разграничить два способа отсчета времени.

(ПРОСПЕКТИВНОЕ И РЕТРОСПЕКТИВНОЕ ВРЕМЯ).

Анализ показаний хронометра — пример измерения проспективного времени: 

определение длительности интервала времени от настоящего к будущему.

если вы заходите в комнату как раз в тот момент, когда через горлышко песочных часов проскальзывают последние песчинки, вы можете сделать заключение относительно того, сколько времени прошло от начала предыдущего события:

 час назад кто-то перевернул песочные часы. 

Но если вы немедленно не перевернули их вновь, они ничего не расскажут вам о том, сколько времени вы уже находитесь в комнате. 

Это пример измерения ретроспективного времени: 

определение длительности интервала от какого-то момента в прошлом до настоящего момента.

Определение проспективного времени — реальная задача отсчета времени, в которой мозг опирается на работу своего часового механизма.

 Напротив, определение ретроспективного времени, вообще говоря, не имеет отношения к отсчету времени:

 это попытка оценки длительности прошедшего интервала времени путем восстановления сохранившихся в памяти событий.

Различие между проспективным и ретроспективным временем отчасти помогает объяснить некоторые загадки субъективного восприятия времени, например, так называемый «парадокс выходных».

Обычно время, насыщенное разнообразными и интересными событиями, в текущий момент кажется очень кратким, но растягивается, когда мы о нем вспоминаем. 

Напротив, пустой отрезок времени кажется долгим в настоящем, но очень коротким в ретроспективе. 

Неделя путешествий и осмотра достопримечательностей в воспоминаниях может растянуться на три недели, а месяц болезни в воспоминаниях сократится до одного дня.

Когда мы сосредоточенно занимаемся интересным делом, время летит незаметно, отчасти по той причине, что мы о нем не думаем. 

(СЖАТИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ ВРЕМЕНИ).

Один из самых распространенных способов скрыто повлиять на восприятие времени заключается в изменении когнитивной нагрузки в выполняемом задании.

 «Когнитивная нагрузка» описывает степень сложности задачи. 

чем сложнее задача, тем короче кажется отрезок времени, на протяжении которого она решалась.

С ретроспективной оценкой времени ситуация может быть обратной: 

чем сложнее задача, тем длиннее кажется временно́й интервал.

Люди на 25–100 % переоценивают количество времени, которое проводят в очередях, в банках и в ожидании ответа по телефону.

Когда мы куда-нибудь дозваниваемся, в ожидании ответа мы часто слышим музыку, поскольку, как показывают исследования, при прослушивании музыки время ожидания кажется меньше.

(ХРОНОФАРМАКОЛОГИЯ).

наше ощущение времени очень сильно меняется под воздействием психоактивных препаратов.

 Уильям Джеймс поделился по этому поводу собственными воспоминаниями:

 «При интоксикации гашишем возникает ощущение растяжения времени. 

 когда доходишь до конца фразы, кажется, что начал говорить вечность назад».

 рассказывают, что под влиянием марихуаны время как бы замедляется. 

:--) Есть такой анекдот о двух накурившихся хиппи, у них над головой пролетает самолет. Один говорит: «я думал, он никогда не улетит…»

(Рис. 4.1. Глубокая ночь (карикатура Пола Нота/The New Yorker Collection)

В фармакологических исследованиях нарушения восприятия времени часто трактуются в контексте изменения ритма внутренних часов.

 

Наркотики также влияют на ощущение хода времени у животных. 

В эксперименте крыс обучали нажимать на рычаг через фиксированные интервалы длительностью 30 секунд.

 пик реакции (время нажатия на рычаг) упал с 34 секунд (без наркотика) до 29 секунд. 

интересно, что в этом эксперименте под действием марихуанны крысы определяли время точнее. 

Это вполне соответствует ощущениям людей о замедлении времени под действием марихуаны, поскольку гипотетические внутренние часы ускоряют ход. 

Лучше всего хронофармакологические эффекты изучены на примере дофаминовой системы мозга.

дофамин меняет скорость действия часовых механизмов мозга. 

Каковы ПРИЧИНЫ ЭФФЕКТА ЗАМЕДЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ?

Существует несколько гипотез, пытающихся объяснить эффект замедления времени в опасных ситуациях.

три из них: гипотеза разгона процессора, гиперпамяти и метаиллюзии.

Первая гипотеза:

Разгон процессора. 

процессор компьютера можно разогнать путем увеличения тактовой частоты (числа импульсов в секунду).

 В результате компьютер все будет делать быстрее: он может воспринимать и обрабатывать больше информации в единицу времени (недостаток в том, что процессор может расплавиться). 

Возможно, эффект замедления времени вызван эквивалентной ситуацией в нейросетях: 

способность людей реагировать быстрее и воспринимать события в замедленном ритме может объясняться тем, что в угрожающей жизни ситуации мозг начинает работать в ускоренном режиме.

Можно ли «разогнать» мозг? 

Время возбуждения нейрона в ответ на шквал сигналов от пресинаптической клетки может уменьшаться за счет нескольких механизмов.

Однако изменение времени возбуждения нейрона вряд ли может повысить скорость больше, чем на 10 или 20 %. 

Например, известно, что некоторые стимуляторы, такие как кофеин, могут повысить скорость реакции людей на стимулы (снизить время реакции), однако речь идет об изменениях в пределах 10 %.

Вторая гипотеза.

Гиперпамять. 

 Возможно, эффект замедления времени заключается в том, что это иллюзия, возникающая уже после завершения события. 

Еще один пример усиления памяти при реакции «борьба или бегство» — посттравматическое стрессовое расстройство, при котором у людей возникают чрезмерно сильные и навязчивые воспоминания.

Заключительная, третья гипотеза.

Метаиллюзия.

Возможно, наши осознанные воспоминания являются иллюзией — отчетом об элементах (или событиях) внешнего мира, которые наш неосознанно действующий мозг считает наиболее важными.

в критических ситуациях изменяется восприятие не только времени, но и восприятие пространства. 

Возможно, внезапный поток эндогенных нейроактивных веществ, выделяющихся при реакции «борьба или бегство», перегрузил нейронную сеть мозга и вызвал галлюцинации.

 Так что, возможно, эффект замедления времени правильнее воспринимать как еще один вариант нарушения сознания, имеющий мало общего с реальностью.

(КОМПРЕССИЯ ВРЕМЕНИ).

мы постоянно используем способность мозга сжимать и растягивать время.

способность выполнять одно и то же действие с разной скоростью является важным свойством нашей двигательной системы. 

самый медленный и самый быстрый музыкальный ритм обычно составляют соответственно 40 и 200 ударов в минуту. 

Но доказано, что мозг может воспроизводить действия с еще более высокой скоростью.

 Ускоренное повторение нейронных траекторий и способность контролировать скорость мысленного воспроизведения песни говорят о том, что мозг действительно может обрабатывать и генерировать временны́е образы с разной скоростью.

(5:00. ВРЕМЕННЫ́Е ОБРАЗЫ)

Для такой слуховой путаницы есть даже специальное слово — мондегрин. 

Термин происходит от строчки шотландской баллады, где вместо «laid him on the green» в переводе «опусти его на траву».

 слышится «Lady Mondegreen».

Примеры мондегринов:

Пар усов — пару сов — парусов

Италия — и та ли я — и талия

Известный мондегрин есть в песне Джими Хендрикса «Purple Haze» («Фиолетовый туман»):

 строчку « while I kiss the sky» (когда я целую небеса)

 многие слышат как « while I kiss this guy» (когда я целую этого парня).

Соблюдение ритма в диапазоне временны́х интервалов от нескольких сотен миллисекунд до нескольких секунд имеет большое значение в просодике — учении о ритме музыки и речи.

 Эмоции, сарказм и вопрос мы выражаем с помощью интонаций, ритма и скорости произнесения слов и фраз.

Изменение темпа речи путем сжатия или растяжения фраз говорит об эмоциональном настрое человека.

Когда участники слышали фразы, высказанные с горечью, они характеризовали состояние человека соответствующим образом. 

Но когда те же фразы произносились быстрее, состояние говорящего большинство оценивало как испуганное или нейтральное. 

Важно, что эмоции, передаваемые с помощью интонаций, не имеют языковых ограничений. 

Если общий «контур» речи сохранялся, слушатели по-прежнему могли оценить эмоциональное состояние говорящего. 

Когда Вы слышали приглушенные звуки речи, доносящиеся из-за стены: 

даже если вы не можете разобрать отдельных слов, вы вполне способны оценить, дружеский это разговор или враждебный.

(СКОРОСТЬ РЕЧИ И ЮМОР).

Считается, что скорость речи играет важную роль в комедии.

Немаловажный фактор — неожиданность. 

Чтобы получилось весело, фраза должна быть неожиданной, но все же осмысленной.

Кроме того, неожиданность должна возникать в совершенно определенный момент.

 Мозг в режиме реального времени постоянно делает предсказания, что должно произойти в ближайшем будущем и когда именно: 

возможно, чтобы было смешно, неожиданная концовка (кульминация) должна произойти в ожидаемое время. 

в разговоре с детьми взрослые автоматически замедляют речь и выделяют отдельные слова. 

Такую манеру речи называют «детской» речью («motherese»). 

«Детская» речь характеризуется повышением тона, длинными гласными и увеличенными паузами между словами.

как и взрослые, изучающие иностранный язык, дети лучше различают слова, когда они произносятся в замедленном темпе, с сильным нажимом и интонацией «детской» речи.

это может быть связано с тем, как мозг обрабатывает поток информации и определяет время в диапазоне от десятков до сотен миллисекунд.

Напротив, восприятие речи и музыки требует распознавания сложных ритмических структур: 

нужно уметь складывать воедино множество фрагментов временны́х образов.

Время для восприятия речи и музыки — то же, что пространство для распознавания визуальных образов. 

Распознавание лица на картине — пространственная задача: необходимая информация кроется в пространственном взаиморасположении отдельных элементов рисунка.

Речь и музыка — временно́й эквивалент визуальной картины: 

для их восприятия необходимо понимать иерархию встроенных временны́х образов.

Возможно, лучшим примером сложной работы мозга по обработке временны́х образов является азбука Морзе.

 Речь и музыка основаны на информации, закодированной в виде временно́й последовательности звуков, однако немалая доля информации содержится и в высоте звука.

 Высоту звука можно сравнить с пространственной информацией — с направлением линии на листе бумаги.

Звуковые частоты воспринимаются слуховыми клетками (волосковыми клетками), расположенными в пространстве улитки уха. 

Поэтому для центральной нервной системы определение высоты звука является пространственной задачей, сродни поиску клавиш на фортепьяно. 

Азбука Морзе не зависит от высоты звука и не имеет какой-либо «пространственной» составляющей, поэтому в азбуке Морзе все определяет время.

Азбука Морзе состоит из двух элементов — точек и тире. 

Вся разница между ними заключается в длительности, так что для общения с помощью азбуки Морзе нужен единственный коммуникационный канал, по которому звук или свет может проходить в обоих направлениях в соответствии со сложным временны́м ритмом. 

Таким кодом легко пользоваться: 

сообщения можно передавать, просто закрывая глаза на более или менее долгое время. 

Знаменитый пример — история американского летчика Джереми Дентона, который во время войны во Вьетнаме попал в плен. 

Его вынудили дать пропагандистское интервью для телевидения, во время которого он рассказывал, что получает нормальное питание, одежду и медицинскую помощь, но при этом несколько раз проморгал слово «torture» (пытка).

(УЧИМСЯ ОПРЕДЕЛЯТЬ ВРЕМЯ).

Даже тот, кто никогда не учил азбуку Морзе, легко отличит точку (120 мс) от тире (360 мс). 

Также и в музыке несложно распознать ноты длительностью одна восьмая (250 мс) и одна четверть (500 мс) при ритме 120 ударов в минуту. 

Но как это делает мозг? 

И улучшается ли эта способность с опытом? 

Да, практика улучшает качество таймера, находящегося у нас в голове.

Но, возможно, практика не улучшила восприятие времени как таковое, а просто научила людей лучше концентрироваться на выполнении задания. 

(Рис. 5.1. Задача по дискриминации длительности интервалов времени)

хотя мозг определяет время в пределах долей секунды, судя по всему, не существует никакого универсального секундомера, который мог бы работать во всем этом интервале.

В целом при выполнении самых разных упражнений по оценке интервалов времени музыканты показывают результаты примерно на 20 % точнее, чем не-музыканты.

(ДЕРЖИМ РИТМ).

 музыка присутствует в любой человеческой культуре. 

Ключевой элемент музыки — такт, необходимый для поддержания ритма. 

Наше естественное желание прихлопывать рукой или качать головой в такт музыки лишний раз говорит о том, что мозг умеет предсказывать. 

Вы притоптываете ногой не в ответ на каждый удар клавиш или ударных: ваш мозг заглядывает на несколько сотен миллисекунд вперед, предсказывает следующий такт и синхронизирует с ним ваши действия.

 Синхронизация наших движений с музыкальным ритмом настолько естественна, что нам проще поддерживать ритм музыки, чем его нарушить. 

Речь и музыка — активные занятия, заставляющие мозг постоянно предсказывать, что сейчас произойдет.

для восприятия музыки необходимо как минимум иметь возможность следовать ритму, а синхронные движения в ответ на периодический стимул как раз и являются одним из основных критериев оценки предсказательной способности.