#016 Czas (w) Mózgu

Natura czasu jest niezwykła. Równie niezwykłe jest to, jak działa czas w mózgu. Do tego potrafimy go postrzegać, śledzić i tworzyć chronologiczne wspomnienia.

Generalnie trudno go uchwycić, a jednak wiemy, że jest. Poznajemy to nie tylko po nowych zmarszczkach. Wystarczy obejrzeć się wokół siebie. Liście z drzew opadają. A następnie pojawiają się nowe. Zmiana, zmiana, zmiana. To ona najbardziej sprawia, że czujemy upływ czasu.

Ale gdzie to właściwie czujemy? Czy mamy zmysł czasu, jak wzrok, słuch, czy dotyk? Nie. Tak łatwo nie jest. Mózg musi się nieźle nagłowić, żeby skonstruować jakąś reprezentacje czasu. Korzysta z tego, co dobrze zna. Używa pojęć odnoszących się do przestrzeni. Dlatego film jest długi. A pocałunek krótki. Albo na odwrót.

W mózgu mamy zegar. A może bardziej nawet metronom. To on nadaje rytm pracy naszym organom w ciele. Z drugiej strony pamięć nagrywa film (nie pełny, ale jednak) z naszego życia. Też śledzi upływ czasu i próbuje zachować chronologię wydarzeń. Percepcja ulotnych chwil to być może największy majstersztyk naszej świadomości.

W najnowszym odcinku pochylam się nad upływającym czasem. W końcu to już sama końcówka 2020 roku. Nic dziwnego, że takie przemyślenia nasuwają się same. A co o czasie i mózgu mówi neuronauka? Zapraszam do posłuchania.

Czas w mózgu, czyli percepcja zmiany

Czujemy upływ czasu, bo coś się zmienia. Wdech przechodzi w wydech. Po jednym uderzeniu serca, następuje następne. Wskazówka sekundnika przesuwa się z trójki na czwórkę. Słońce wschodzi i zachodzi. Gdy odrzucimy wszystkie filozoficzno-fizyczne rozkminki, to zostanie właśnie to. Poczucie, że różne rzeczy się zmieniły, więc musiał upłynąć czas. Ale hola, hola. Właściwie dlaczego wiesz, że coś się zmieniło? Było tak, a jest inaczej. Jesteś pewna/pewny?… No tak. Pamiętasz. I właśnie to jest prawdopodobnie najciekawsze w mózgu człowieka, że jest w stanie śledzić zmiany, bo ma pamięć. Dzięki temu jest w stanie zauważać upływ czasu. I teraz wchodzimy w obszar percepcji czasu.

Mózg śledzi zmiany. Układa je w sekwencje i na tej podstawie tworzy linię czasu. Przede wszystkim tworzymy wspomnienia. Tak właśnie działa pamięć epizodyczna. Warto tu od razu podkreślić, że nie jest ona idealna i często wkradają się do niej błędy. Ale sam fakt, że w ogóle potrafimy sobie zapisywać na twardym dysku wspomnienia i potem je odtwarzać plus minus zachowując chronologię wydarzeń, to jest totalna magia.

Archiwum wspomnień

Już dawno temu neurobiolodzy odkryli, gdzie mózg zapisuje wspomnienia. To miejsce to hipokamp. Podwójna struktura o charakterystycznym kształcie przypominającym konika morskiego. Stąd też nazwa, bo “hippocampus” to po łacinie właśnie konik morski. Hipokamp konsoliduje i przechowuje wspomnienia, ale też odpowiada za pamięć przestrzenną, czyli orientację w przestrzeni.

Z tymi wspomnieniami to jest tak, że każde można streścić do trzech parametrów, które odpowiadają na pytanie: co, gdzie i kiedy. Pamiętasz, jak tata uczył cię jazdy na rowerze, w osiedlowym parku, na wiosnę po moich piątych urodzinach? Mamy tu jakieś działanie osadzone w konkretnym miejscu i czasie. Tu neruonauka bardzo szeroko uśmiecha się do fizyki. Bo w fizyce, tak jak ją rozumiemy po Einsteinie, czas jest czwartym wymiarem. Przestrzeń zapewnia pierwsze trzy, a upływ czasu dodaje czwartą oś.

Czas w mózgu podobnie jak przestrzeń

Jak widać myśl ludzka doszła do takich wniosków dopiero w XX wieku. Natomiast przestrzeń euklidesowa jest nam znana dobre 2300 lat. Jakoś te trzy wymiary są dla nas bardziej zrozumiałe niż bohater naszego odcinka, czas.

Człowiek w swoim ciele, jak każde zwierzę, jest w stanie poruszać się w przestrzeni. Za pośrednictwem swojego ciała eksploruje środowisko. Idzie w lewo, prawo, cofa się, napotyka przeszkody, dotyka je, omija. Powtarza te operacje i zapamiętuje wzajemne położenie obiektów w przestrzeni. To proste i zrozumiałe, nawet dla bobasa, który zaczyna raczkować. Wspomniałam już o roli hipokampu w tworzeniu takiej orientacji przestrzennej. Ale hipokamp w tej kwestii nie działa sam. W rozumieniu przestrzeni pomaga mu inny obszar, także znajdujący się w płacie skroniowym. To komórki kory śródwęchowej. O roli, jaką odgrywa w przetwarzaniu informacji węchowej nie będę tu mówiła. Ale wspominam, bo nazwa nie jest przypadkowa.

W środkowej części kory śródwęchowej komórki tworzą reprezentację map. Odwzorowują środowisko. Układają się i łączą w sieci, które odzwierciedlają rzeczywistą przestrzeń, w której porusza się człowiek lub zwierzę. Konkretne komórki uaktywniają się, gdy ciało znajduje się w konkretnym miejscu danego pomieszczenia, czy obszaru.

To totalnie niesamowite. Tak niesamowite,  że za to odkrycie przyznano w 2007 roku Nobla. Komórki kory śródwęchowej odpowiadają za to, że wspomnienie zawiera odpowiedź na pytanie „gdzie”? A co z pytaniem kiedy? Odpowiedź na to pytanie przyszła dekadę później. Ale jest bardzo podobna do poprzedniej. Sekwencję wydarzeń śledzą także komórki kory śródwęchowej, z tym że części bocznej a nie środkowej. Co więcej, tu wzór nie układa się w obraz mapy, lecz właśnie w sekwencję wzbudzeń. Kolejne komórki aktywują się w specyficznej kolejności dla danego wydarzenia. To pozwala tworzyć zapis chronologii we wspomnieniach. Czy również za to będzie Nobel? Zobaczymy. W każdym razie jedno można powiedzieć, tu mieszka czas w mózgu. Tu na pewno, ale może też w innych miejscach? O tym w innych odcinkach.

Długi jak rok czy długi jak kilometr?

Przestrzeń i czas mieszkają w mózgu blisko siebie. Bardzo możliwe, że w toku ewolucji właśnie zegarowa funkcja kory śródwęchowej zrodziła się z funkcji topograficznej. To domysł, ale nie bez sensu. Nawet w języku potocznym widzimy, że te dwie kwestie są bardzo blisko siebie. Mózg rozumie i postrzega czas przez analogię do przestrzeni. I musiało tak być na długo, zanim Einstein stworzył szczególną teorię względności, a fizycy zaczęli się posługiwać mechaniką relatiwstyczną. Wszyscy używamy pojęć zapożyczonych z myślenia o przestrzeni do opisywania czasu. I na odwrót.

Kiedyś nawet mówiło się, że coś jest oddzielone o dwa dni drogi. Coś z tego zostało w nas do dziś. Np. mówimy, że ten film był dość długi. No i nikt nie zastanawia się, że tak naprawdę długi to może być kijek albo samochód. Albo mogę powiedzieć, że urlop już jest za mną. Tylko, że przecież jeśli się odwrócę, to żadnego urlopu nie zobaczę.

To samo w drugą stronę. Powiem, że przede mną świąteczne spotkania z rodziną, ale przecież przede mną jest teraz mikrofon, ekran i szafa. Wszyscy rozumiemy, o co chodzi, bo się do tego dobrze przyzwyczailiśmy. Wymieniamy bezrefleksyjnie miary czasu i przestrzeni, bo tak działa nasz mózg.

Postrzeganie czasu jest dla ludzkiego umysłu ekstremalnie trudne. Bo czas upływa, ale jest totalnie nienamacalny. A do tego bezlitośnie posuwa się na przód (O! Znów użyłam analogi do poruszania się w przestrzeni) Czasu nie widać, nie doświadczamy go zmysłami. Dlatego wtłaczamy myślenie o nim w coś, co jest łatwiej poznawalne, czyli w przestrzeń. Trzy wymiary, które jesteśmy w stanie postrzegać zmysłami, doświadczać. Nie to, co ten niematerialny i nieuchwytny czas.