Дин Буономано - Мозг – повелитель времени

Лучше всего хронофармакологические эффекты изучены на примере дофаминовой системы мозга. Дофамин – важный нейромедиатор и модулятор многих процессов, происходящих в головном мозге. В частности, повреждение кластера синтезирующих дофамин нейронов, находящегося в стволе мозга (в substantia nigra ), приводит к характерному тремору и двигательной дисфункции, наблюдающихся при болезни Паркинсона. Психолог Уоррен Мек и его коллеги из Университета Дьюка предположили, что дофамин меняет скорость действия часовых механизмов мозга. Если крысам, обучавшимся отсчитывать интервал длительностью 20 с, ввести психостимулятор метамфетамин, который, среди прочего, повышает уровень дофамина в головном мозге, они начинают давить на рычаг не через 20, а через 17 с. Однако через несколько дней, все еще находясь под воздействием метамфетамина, крысы медленно возвращаются к исходному ритму, как будто постепенно обучаются работать с хронически спешащими внутренними часами, пересчитывая их показания так, чтобы они соответствовали 20 с. Более того, после отмены наркотика крысы начинают промахиваться в другую сторону: пик реакции смещается за пределы 20-секундного интервала 88 88 Meck, 1996; Coull et al., 2011. .

Эти и другие фармакологические исследования позволяют многое узнать о том, как люди и животные воспринимают время. Однако интерпретировать подобные эксперименты весьма непросто. Во-первых, результаты часто зависят от поставленной задачи, от анализируемого временного интервала и от того, как участник исследования сообщает о своем ощущении времени. Во-вторых, поскольку практически все лекарственные препараты оказывают множественное нейрофизиологическое действие, очень трудно определить истинную причину смены поведения. Например, каннабиноиды и дофаминергические препараты могут менять степень тревожности, память, моторную активность и физиологические параметры (например, вызывать голод, что может стимулировать животных к выполнению задачи). Также эти препараты меняют степень концентрации человека и животных на выполняемой задаче, что может сказаться на результатах. Наконец, некоторые препараты могут влиять на оценку людьми только коротких или только длинных временны́х интервалов 89 89 Rammsayer, 1992; Rammsayer and Vogel, 1992; Rammsayer, 1999; Coull et al., 2011. .

В целом научная литература по теме влияния психоактивных препаратов на восприятие времени показывает, что не существует какого-то одного нейромедиатора, который бы отвечал за наше восприятие времени. Кроме того, поскольку одно и то же вещество может по-разному влиять на оценку длинных и коротких отрезков времени, можно сделать вывод, что не существует универсальных внутренних часов, управляющих восприятием времени в диапазоне от миллисекунд до часов, а это, в свою очередь, подтверждает нашу гипотезу о множественности внутренних часов.

Мы уже поняли, что искаженное восприятие времени – скорее правило, чем исключение, и это объясняет загадки искажения времени при сильном эмоциональном потрясении и в угрожающей жизни ситуации. Но замедление времени в экстремальных ситуациях – это особый случай, поскольку речь идет не просто о преувеличении длительности события. Существует несколько гипотез, пытающихся объяснить эффект замедления времени в опасных ситуациях 90 90 Loftus et al., 1987; Sacks, 2004; Stetson et al., 2007; Arstila, 2012. . Я остановлюсь на трех из них и назову их гипотезами разгона процессора , гиперпамяти и метаиллюзии .

Разгон процессора. Если процессор вашего компьютера работает на частоте 2 ГГц, это означает, что он осуществляет 2 млрд операций в секунду. Эта скорость контролируется компьютерными «часами». Функция этих «часов» заключается не в том, чтобы определять время суток, а в том, чтобы установить частоту операций процессора (в данном случае путем подачи электрического сигнала через каждые 0,0000000005 с). Любители компьютерных игр знают, что 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, необходимое мозгу для выполнения той или иной задачи, определяется множеством факторов, включая: 1) скорость передачи электрических сигналов (потенциалов действия или «спайков») вдоль аксонов; 2) время передачи электрохимических сигналов в синапсах ( синаптическая задержка ); 3) количество времени, необходимое синаптическому току для изменения потенциала нейрона, достаточного для запуска потенциала действия (что отчасти определяется так называемой временной постоянной нейрона). Скорость распространения потенциала действия и синаптическая задержка в значительной степени определяются достаточно жесткими биофизическими и биохимическими параметрами и вряд ли могут изменяться в значительной степени при реакциях типа «борьба или бегство». А вот время возбуждения нейрона в ответ на шквал сигналов от пресинаптической клетки может уменьшаться за счет нескольких механизмов 91 91 Для этого есть несколько способов: 1) деполяризация нейронов на несколько милливольт, приближающая к пороговому значению потенциала действия; 2) эффективное снижение временно́й постоянной нейрона за счет закрытия каналов утечки калия; 3) увеличение количества трансмиттеров, выделяемых пресинаптическими терминалями; 4) ингибирование тормозных нейронов, которые часто подавляют и замедляют ответ возбуждающих нейронов. Можно даже предложить поднять локальную температуру мозга путем усиления кровотока, чтобы ускорить процессы в нейронах. .

Один из простейших механизмов заключается в том, что нейромодуляторы (такие как норадреналин), активно выделяющиеся в мозг и кровоток при реакциях «борьба или бегство», деполяризуют возбуждающие нейроны мозга (или ослабляют торможение), что слегка облегчает и ускоряет их возбуждение. 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% 92 92 Martin and Garfield, 2006; Terry et al., 2008; Swann et al., 2013. Еще одна проблема, связанная с гипотезой «разгона процессора», заключается в том, что даже если мозг имеет возможность переключаться на «скоростной режим», совсем не очевидно, что это переключение произойдет настолько быстро, как требуется в угрожающих жизни ситуациях. Чтобы мозг перешел в этот гипотетический режим, сенсорные сигналы, свидетельствующие об угрожающем масштабе опасности, сначала должны поступить от органов чувств в мозг и пройти обработку, и только потом сработают все сигнальные системы, и мозг и кровоток наполнятся нейромодуляторами реакции «борьба или бегство», такими как норадреналин и адреналин. Так что запуск такого сверхскоростного режима должен занимать не меньше секунды. . Посредством пока не очень понятных механизмов нейромедиаторы могут усилить и сконцентрировать наше внимание на внешних событиях. В частности, хорошо известно, что эффективность действия и время реакции корректируются путем сосредоточения внимания. Хотя такие эффекты, вполне вероятно, играют какую-то роль в фантастических достижениях профессиональных спортсменов, вряд ли с ними можно связывать способность «реагировать с быстротой молнии в соответствии с точной оценкой ситуации» или «внезапно вспоминать все события прошлой жизни».