Η εγκεφαλική χρονομηχανή μας. Our brain time machine

Your brain: time machine. Credit: Sinelab

Με αφορμή την πρόσφατη αλλαγή «χρόνου», έχει ελπίζουμε κάποιο ενδιαφέρον να εξετάσουμε το πώς ο ανθρώπινος εγκέφαλος αντιλαμβάνεται και επιχειρεί να κατανοήσει τη φύση και τη λειτουργία αυτού του τόσο σκοτεινού αντικειμένου της ανθρώπινης γνώσης.

Εξάλλου, ο χρόνος απασχολεί τους πάντες: όλοι παραπονιόμαστε ότι «δεν έχουμε χρόνο» ή πως ο χρόνος «κυλά» και «φεύγει» ανεπιστρεπτί, χωρίς όμως ποτέ να προσδιορίζουμε τι είδους «πράγμα» είναι αυτό που ρέει και μας διαφεύγει ασταμάτητα.

Ο «χρόνος» ήταν και παραμένει το πιο φευγαλέο, ασαφές και άπιαστο αντικείμενο της ανθρώπινης σκέψης, φυσικής και μεταφυσικής. Είτε ως ποτάμι που ρέει ατέρμονα, όπως ήθελε να τον βλέπει ο Ηράκλειτος, είτε ως παγωμένος σκοτεινός ωκεανός μέσα στον οποίο φαίνεται να ταξιδεύει το Σύμπαν, όπως πίστευε ακράδαντα ο Πλάτων (και όλοι οι μετέπειτα πλατωνιστές), ο «χρόνος» ήταν και παραμένει η πιο αδιαφανής κατηγορία του ανθρώπινου νου.

Οι σύγχρονες επιστήμες του εγκεφάλου και του νου αρχίζουν να κατανοούν το γιατί και κυρίως το πώς η ψυχολογική μας διάθεση μπορεί να επηρεάζει την υποκειμενική μας αντίληψη του χρόνου. Αυξάνοντας ή, εναλλακτικά, μειώνοντας τα νευρωνικά σήματα, ο εγκέφαλός μας μπορεί να θέτει σε κίνηση ή να σταματά τους χρονοδείκτες ενός εγκεφαλικού ωρολογιακού μηχανισμού.

Ο αντικειμενικός φυσικός χρόνος της κλασικής επιστήμης, σε αντίθεση με τον υποκειμενικό ανθρώπινο χρόνο της Ιστορίας, δεν κυλάει προς κάποια κατεύθυνση και δεν παράγει ποτέ τίποτα νέο.

The conception of time as absolute is usually attributed to Sir Isaac Newton and his English contemporaries.

Όπως το έθεσε πρώτος ο Νεύτων στην εισαγωγή του περίφημου βιβλίου του «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica» (Μαθηματικές Αρχές Φυσικής Φιλοσοφίας): «Ο απόλυτος, αληθινός και μαθηματικός χρόνος, αφεαυτού και από την ίδια του τη φύση, ρέει ομοιόμορφα χωρίς να εξαρτάται από τίποτα το εξωτερικό…».

Με άλλα λόγια, ο υποκειμενικός χρόνος που βιώνουν οι άνθρωποι, για τον Νεύτωνα (αλλά και την κλασική Φυσική συνολικά) είναι απλώς μια ψευδαίσθηση που δεν έχει την παραμικρή σχέση με τον απόλυτο κοσμικό χώρο και χρόνο.

Άποψη που, παραδόξως, συμμερίζεται και ο Αϊνστάιν, ο βασικός υπαίτιος της «δολοφονίας» του απόλυτου χρόνου στη σύγχρονη φυσική.

The idea of relativistic time is a direct result of Albert Einstein’s Theory of Relativity.

Όπως θα εκμυστηρευτεί ο ίδιος ο Αϊνστάιν σε ένα περίφημο γράμμα του: «Η διάκριση ανάμεσα σε παρελθόν και σε μέλλον αποτελεί μόνο μια ψευδαίσθηση, μολονότι πρόκειται για μια επίμονη ψευδαίσθηση»!

Για τον πατέρα της θεωρίας της σχετικότητας ο χρόνος δεν είναι τίποτα άλλο από μία επιπλέον μαθηματική παράμετρο στην περιγραφή του φυσικού κόσμου.

Newton's fixed space vs. Einstein's flexible spacetime, from the film "Testing Einstein's Universe" by Norbert Bartel.

Τίποτα περισσότερο από μία διάσταση στο ενοποιημένο τετραδιάστατο συνεχές που σήμερα ονομάζεται «χωροχρόνος».

Αν όμως ο χρόνος είναι μόνο ό,τι μετράνε τα ρολόγια, τότε γιατί μας φαίνεται ατελείωτος όταν πλήττουμε και αδυσώπητος όταν γερνάμε;

Ποιοι νευροψυχολογικοί μηχανισμοί επιτρέπουν στους περισσότερους υγιείς ανθρώπους να έχουν μια «ακριβή» αίσθηση του χρόνου ή στους καλούς μουσικούς και τους χορευτές να βρίσκουν πάντα τον «σωστό» χρονικά ρυθμό;

Χάρη στις πρωτοποριακές έρευνες της σύγχρονης Νευροεπιστήμης, αρχίζουμε να κατανοούμε τόσο τους μη συνειδητούς ψυχοβιολογικούς όσο και τους αδιαφανείς εγκεφαλικούς μηχανισμούς που ρυθμίζουν ή απορρυθμίζουν το εγκεφαλικό μας χρονόμετρο.

Η εγκεφαλική κλεψύδρα

(Credit: agsandrew via Shutterstock)

Όλοι έχουμε διαπιστώσει ότι η αίσθησή μας του χρόνου εξαρτάται και επηρεάζεται από την ψυχολογική μας διάθεση ή από τη νοητική μας κατάσταση.

Για παράδειγμα, ενώ ο χρόνος διάρκειας ενός ονείρου είναι μόλις λίγα λεπτά, έχουμε την εντύπωση ότι διήρκεσε πολλές ώρες. Επίσης, το αλκοόλ, το όπιο και ο έρωτας μπορούν να μας δημιουργούν μια ανάλογη ψευδαίσθηση διαστολής ή συστολής του βιωμένου χρόνου.

«Όταν περνάς δύο ώρες συντροφιά με μια όμορφη κοπέλα νομίζεις ότι πέρασε μόνο ένα λεπτό. Όταν όμως κάθεσαι ένα λεπτό πάνω σε μια σόμπα που καίει, νομίζεις ότι πέρασαν δύο ώρες».

Με αυτό το διασκεδαστικό παράδειγμα ο Άλμπερτ Αϊνστάιν θέλησε να αναδείξει την τυπικά ανθρώπινη αίσθηση του χρόνου.

Γιατί όμως όταν νιώθουμε ανία έχουμε την εντύπωση ότι ο χρόνος δεν περνά, ενώ όταν κάνουμε κάτι ενδιαφέρον ή διασκεδάζουμε ο χρόνος κυλά χωρίς να το καταλαβαίνουμε;

Η εντύπωσή μας ότι ο ανθρώπινος χρόνος «ρέει», «φεύγει» και «κυλά» με διαφορετικούς ρυθμούς είναι στην πραγματικότητα μια «μεταφορά» ή, ακριβέστερα, μια αληθοφανής ψευδαίσθηση.

Και το γεγονός ότι αυτή η μεταφορά μάς φαίνεται τόσο ρεαλιστική οφείλεται στο ότι η «ρεαλιστικότητά» της διαμορφώνεται και εξαρτάται από ενδογενείς εγκεφαλικούς μηχανισμούς, οι οποίοι προφανώς παραμένουν αδιαφανείς στην καθημερινή εμπειρία μας.

Εξάλλου, γενικότερα, τόσο οι λεγόμενες «μεταφορές» όσο και οι «ψευδαισθήσεις» μας δεν είναι σχεδόν ποτέ αυθαίρετες αφού, κατά κανόνα, προκύπτουν από κάποια εγγενή δομικά χαρακτηριστικά της λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Εκτός από τα αφηρημένα μαθηματικά μοντέλα σχετικά με τη φύση του κοσμικού χρόνου, τις τελευταίες δεκαετίες έχουν αρχίσει να αναπτύσσονται επιστημονικές θεωρίες και να πραγματοποιούνται συγκεκριμένα πειράματα που επιχειρούν να κατανοήσουν τον υποκειμενικό ή νοητικό χρόνο, όπως αυτός βιώνεται από τους ανθρώπους στην καθημερινή τους ζωή.

Επιστημονικά μοντέλα σχετικά με την αντίληψη του χρόνου που λαμβάνουν σοβαρά υπ’ όψιν τόσο τις καθημερινές εμπειρίες και τις ανάγκες των προσώπων όσο και την επιρροή των συναισθηματικών τους καταστάσεων.

Κοινός παρονομαστής αλλά και αφετηρία των σύγχρονων νευροψυχολογικών μοντέλων της αντίληψης του χρόνου είναι η παραδοχή ότι υπάρχει ένας κεντρικός εγκεφαλικός μηχανισμός για τη μέτρηση του χρόνου, ένα είδος «εγκεφαλικής κλεψύδρας» που συσσωρεύει και «καταμετρά» τις στιγμές του νοητικού μας χρόνου.

Marc Wittmann is a Research Fellow at the Institute for Frontier Areas of Psychology and Mental Health in Freiburg, Germany. He studied Psychology and Philosophy at the Universities of Fribourg and Munich, and received his Ph.D. at the Institute of Medical Psychology, University of Munich. From 2004 to 2009 he was Research Fellow in the Department of Psychiatry at the University of California, San Diego. His book Felt Time was published by MIT Press in February 2016.

Ένας «συσσωρευτής δευτερολέπτων», όπως τον αποκαλεί αφελώς ο Μαρκ Γουίτμαν (Marc Wittmann), κορυφαίος νευροψυχολόγος στην Ψυχιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, που εδώ και πολλά χρόνια μελετά τις εγκεφαλικές προϋποθέσεις της αίσθησης του χρόνου.

We have widely varying perceptions of time. Children have trouble waiting for anything. (“Are we there yet?”) Boredom is often connected to our sense of time passing (or not passing). As people grow older, time seems to speed up, the years flitting by without a pause. How does our sense of time come about? In Felt Time, Marc Wittmann explores the riddle of subjective time, explaining our perception of time—whether moment by moment, or in terms of life as a whole.

Η αφέλεια στο μοντέλο του Γουίτμαν συνίσταται στο ότι παρομοιάζει το εγκεφαλικό μας χρονόμετρο με ένα «νευρωνικό εκκρεμές» που η κάθε του αιώρηση αντιστοιχεί στο τικ-τακ ενός μηχανικού ρολογιού. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλά εξειδικευμένα νευρωνικά κυκλώματα, η λειτουργία των οποίων συνίσταται απλώς στο να καταγράφουν νευρικές ώσεις, ενώ ο συνολικός αριθμός των καταγεγραμμένων νευρικών ώσεων αντιστοιχεί στη χρονική διάρκεια στην οποία έλαβε χώρα μια πράξη.

Το μεγάλο ερώτημα βέβαια είναι αν αυτά τα νευρωνικά χρονόμετρα «καταγράφουν» παθητικά χρονικές στιγμές ή αν, αντίθετα, τις δημιουργούν.

In the moment: world clocks in the Parque do Pasatempo, Betanzos, Spain. Credit: leoplus/Flickr

Εξάλλου, τα δευτερόλεπτα, τα λεπτά, οι ώρες και τα χρόνια είναι αυθαίρετες ανθρώπινες υποδιαιρέσεις του χρόνου.

Πάντως, από τις σχετικές έρευνες αυτού του μηχανισμού προκύπτουν μερικά εξαιρετικά ενδιαφέροντα συμπεράσματα.

«Σύμφωνα με το καθιερωμένο γνωστικό μοντέλο, όσο περισσότερη προσοχή δίνουμε στον χρόνο τόσο αυξάνεται η υποκειμενική αίσθηση της διάρκειάς του», υποστηρίζει ο Γουίτμαν.

Αυτό συμβαίνει επειδή τα «τικ-τακ» του νευρωνικού μας χρονόμετρου συσσωρεύονται μονάχα όποτε εστιάζουμε την προσοχή μας στον χρόνο ή όταν βρισκόμαστε σε κατάσταση επιφυλακής.

Πράγματι, όπως επιβεβαίωσαν πειραματικά, όποτε εστιάζουμε την προσοχή μας σε κάτι, η συχνότητα των νευρικών ώσεων αυξάνει, συνεπώς αυξάνει και η συχνότητα των ώσεων που καταγράφονται από την εγκεφαλική μας «κλεψύδρα».

Η νευρωνική χρονομηχανή

Credit: @GilCosta

Αρχίζουμε λοιπόν να υποψιαζόμαστε το γιατί και κυρίως το πώς η ψυχολογική μας διάθεση μπορεί να επηρεάζει την υποκειμενική μας αντίληψη του χρόνου.

Αυξάνοντας ή, εναλλακτικά, μειώνοντας τα νευρωνικά σήματα, θέτουμε σε κίνηση ή αδρανοποιούμε τους χρονοδείκτες του εγκεφαλικού ωρολογιακού μηχανισμού, δηλαδή, σαν να λέμε, θέτουμε σε κίνηση τους «κόκκους άμμου» στην εγκεφαλική μας κλεψύδρα!

Ίσως γι’ αυτό, όταν βαριόμαστε ή όταν βιώνουμε κάτι παθητικά, έχουμε την εντύπωση ότι ο χρόνος δεν περνά: η προσοχή μας παγιδεύεται και παγώνει σε ένα ατέρμονα μονότονο παρόν.

Πού όμως εντοπίζονται αυτά τα εγκεφαλικά χρονόμετρα; Και από ποια εγκεφαλικά υποστρώματα αναδύεται η ανθρώπινη αίσθηση του χρόνου; Δυστυχώς, σε αυτά τα αποφασιστικά ερωτήματα δεν υπάρχουν ακόμη οριστικές απαντήσεις.

Και οι απόψεις των ειδικών διίστανται για την ώρα: ορισμένοι υποστηρίζουν ότι η εγκεφαλική μας κλεψύδρα βρίσκεται κάπου μεταξύ της παρεγκεφαλίδας και των βασικών γαγγλίων.

Άλλοι θεωρούν ότι υπάρχουν πολλές τέτοιες «κλεψύδρες» που είναι διάσπαρτες σε διάφορες περιοχές του εγκεφάλου μας: πρόκειται δηλαδή για ειδικά νευρωνικά κυκλώματα που είναι κατανεμημένα στο σύνολο του εγκεφάλου.

Why time seems to fly during good times, and crawl during bad? Joe Paton, principal investigator at the Champalimaud Centre for the Unknown, is one step closer to explaining how and why, neurologically speaking, our brain keeps track of time. By training mice on tasks that depend on their sense of time, Joe’s team was able to identify specific neurons involved with the processing of time in the mouse brain. 

Πριν από δύο εβδομάδες, μια πρωτοποριακή ομάδα ερευνητών από την Πορτογαλία ανακοίνωσε επίσημα ότι επεμβαίνοντας επιλεκτικά σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου των ποντικών μπορούν να αλλάζουν την αντίληψη του χρόνου. Πρόκειται για τη γνωστή ερευνητική ομάδα του Τζο Πάτον (Joe Paton) που εργάζεται στο Champalimaud Centre for the Unknown της Λισαβόνας.

Sofia Soares et al investigated midbrain dopamine neurons during timing behavior in mice; when measuring and manipulating mouse activity, the team observed that dopamine neurons controlled temporal judgments on a time scale of seconds. Image credit: Geralt.

Η έρευνά τους, που ξεκίνησε πριν από μερικά χρόνια και μόλις δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Science», περιγράφει το πώς αυτοί οι ερευνητές κατάφεραν, πρώτη φορά, να εντοπίσουν ορισμένα νευρωνικά κυκλώματα που ρυθμίζουν την προσωπική αντίληψη του πώς περνά ο χρόνος.

Επιπλέον, οι ερευνητές αυτοί κατάφεραν να χειραγωγήσουν, δηλαδή να ρυθμίσουν ή να απορρυθμίσουν, αυτό το εγκεφαλικό κύκλωμα από ντοπαμινεργικούς νευρώνες, έτσι ώστε τα πειραματόζωα να υπερεκτιμούν ή, εναλλακτικά, να υποτιμούν τη διάρκεια ενός προκαθορισμένου χρονικού διαστήματος!

Το αποφασιστικό ερώτημα όμως παραμένει μέχρι σήμερα αναπάντητο: πώς και κυρίως γιατί ο πεπερασμένος ανθρώπινος νους, αυτή η πολύπλοκη βιολογική χρονομηχανή, απέκτησε εξελικτικά τη μοναδική ικανότητα να παραβιάζει νοητικά αλλά συστηματικά κάθε χρονικό περιορισμό. Γεγονός που υποδηλώνει ότι, σε όλο το ζωικό Βασίλειο, μόνο ο ανθρώπινος νους φαίνεται να μπορεί να υπερβαίνει το φράγμα του χρόνου, επιτρέποντάς μας να πραγματοποιούμε απαγορευμένα ταξίδια: όχι μόνο να ανασυγκροτούμε νοητικά το μακρινό παρελθόν μας, αλλά και να σχεδιάζουμε το απώτερο μέλλον μας.

Αν και, στο τέλος, ο χρόνος συνήθως περιγελά την έπαρση των ανθρώπινων σχεδίων.

Πηγές: http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1273 - http://www.efsyn.gr/arthro/i-egkefaliki-hronomihani-mas