Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени

Вскоре на белом поле появились два ряда решеток, изображающих частоту возбуждения нейронов. А теперь предположим, что начал действовать какой-то раздражитель, например звуковой тон. Нейроны сразу же приходят в возбужденное состояние, сохраняющееся в течение звучания тона, но при этом не все нервные клетки возбуждаются с одинаковой частотой. Вероятно, одна из клеток достигает пика возбуждения каждые десять миллисекунд, тогда как у остальных нейронов пики наблюдаются чаще – каждые шесть миллисекунд. Теперь представим себе два нейрона, соединенных с одним и тем же стриарным нейроном, регистрирующим одновременное возбуждение обеих клеток спустя каждые тридцать миллисекунд.

В результате, как утверждает Мэтелл, стриарный нейрон приобретает способность к регистрации интервала длительностью тридцать миллисекунд, что на порядок дольше, чем при возбуждении одного кортикального нейрона. Поскольку к каждому стриарному нейрону подключено тридцать тысяч кортикальных нейронов, а не только два, то, скорей всего, он распознает одновременное возбуждение десятков и тысяч нейронов. При таком раскладе шипиковые нейроны базальных ганглиев могут настраиваться на широкий диапазон интервалов реального времени менее чем за миллисекунду.

Не исключено, что нейроны способны воспринять практически любой промежуток времени в любой момент – просто мозг не утруждает себя запоминанием каждого отдельно взятого мгновения. Запоминание длительности определенного промежутка времени – большей частью заслуга подкрепления: крыса получает гранулу корма, а человека поощряют конфетой, выражают одобрение словами или предлагают какие-то иные формы вознаграждения. (Стоит задержаться на светофоре на девяносто секунд в ожидании зеленого света, и вы почувствуете удовлетворение, когда можно будет тронуться в путь.) Вознаграждение провоцирует мгновенный вброс дофамина из компактной части черного вещества в базальные ганглии, в результате чего не приходится сомневаться, что контур возбуждения будет удостоен должного внимания, отправлен в таламус и зафиксирован в памяти для дальнейших справок.

В строго математическом смысле при рассмотрении миллиардов нейронов и бесчисленных миллиардов сигналов, которыми они периодически обмениваются между собой, изобретение того или иного способа таймирования представляется практически неизбежным. Тем не менее только непостижимое чудо могло бы превратить автоматические взаимодействия между живыми клетками в механизмы обработки информации и некоторые поведенческие реакции, включая способность к определению длительности временных промежутков, которые сейчас воспринимаются как часть глубоко личной жизни бессознательного. С большей вероятностью следовало бы ожидать появления пьес Шекспира в мире обезьян, овладевших печатью.

Когда я беседовал с Меком, ученый подчеркнул, что он, Мэтелл и другие исследователи, работающие в том же направлении, не прекращают попыток пролить свет на природу таймирования. В их представлении сущность таймирования составляет совсем не то, что принято понимать под этим термином, а временная селекция – процесс осознания большей значимости одного промежутка времени по сравнению с другими временными промежутками. «Мозг постоянно занят таймированием всего, что происходит вокруг, даже если вы не отдаете себе в этом отчета, – сказал Мек. – Десять секунд для вас ничего не значат до тех пор, пока вам не скажут, что они важны. Постепенно мозг учится отличать, что полезно, что вредно и что значимо, а для этого вам необходима память. Я не могу назвать ни одной задачи на таймирование, которая бы не предполагала временной селекции».

Мэтелл и Мек называют свою модель таймирования временных интервалов теорией тактовой частоты полосатого тела, излагая ее основные положения с помощью музыкальной терминологии. Базальные ганглии выступают в роли дирижера, шипиковые нейроны постоянно отслеживают состояние коры головного мозга на предмет выявления групп нейронов, возбуждающихся одновременно. В одной статье Мек и Мэтелл назвали процесс таймирования «композицией корковой активности». (Похоже, ученые, специализирующиеся на изучении времени, питают слабость к музыкальным аналогиям.)«Таймирование напоминает оркестр, который сообщает мне мои временные координаты в рамках конкретной задачи таймирования посредством синхронной игры», – пояснил Мэтелл. Я попросил уточнить, что он имел в виду. В ответ ученый напомнил мне о решающем значении базальных ганглиев в формировании привычек – поведения, реализуемого в определенных условиях без участия сознания. По словам Мэтелла, вождение автомобиля большей частью осуществляется автоматически, в силу привычки. Увидев выходной сигнал светофора, вы понимаете, что следует включить указатель поворота, затем перестраиваетесь в правую полосу, а потом определенным образом располагаете руки на рулевом колесе, чтобы выполнить поворот.