Как мозг воспринимает время. И почему пространство-время выглядит как единая структура?

Мы достаточно легко можем отделить пережитый опыт от ожиданий светлого будущего. Но когда речь заходит о концепции времени, то становится немного непонятно, как именно мы его чувствуем. Может действительно, стоит лишь изменить речь, и мы будем подобны существам из «Прибытия», что видели время целостно. А быть может, все необходимые паттерны уже заложены внутри нас.

Мозг, психика, работа тела… Всё это кажется узкой специализацией для человека, который пытается стать немного продуктивнее с двойным эспрессо из любимой кофейни или блистером магния с неизменным В6. Но что, если путь к лучшей версии себя намного извилистее. И на нём придется переосмыслить не только жизненные цели, но и целостное понимание человеческой природы? Такой странный контент на основе новостей передового края технологий, философских работ Бодрийяра, социологических наблюдений Харари и антропологических изысков Маккенны вы найдете в нашем сообществе. Добро пожаловать.

Истоки к пониманию того, как мозг воспринимает время

Знаменательное исследование, проведенное под руководством UCLA Health, положило начало разгадке одной из фундаментальных тайн нейронауки — того, как человеческий мозг кодирует и осмысливает течение времени и переживаний.

Типы клеток мозга

Исследование началось с обнаружения активности отдельных нейронов у людей. В результате были обнаружены определенные типы мозговых клеток, которые активизировались так, что отражали порядок и структуру опыта человека. Получается, что мозг сохраняет уникальные паттерны активации по итогам опыта и может быстро воспроизводить их в состоянии покоя. Более того, мозг также способен использовать эти усвоенные паттерны, чтобы подготовить себя к будущим стимулам, что последуют за полученным опытом. Эти результаты предоставляют первые эмпирические доказательства того, как определенные мозговые клетки распределяют информацию по критериям «что» и «когда», распределяя полученный опыт во времени.

Старший автор исследования, доктор Ицхак Фрид, сказал, что результаты могут быть использованы при разработке нейроимплантов для улучшения памяти и других когнитивных функций, а также важны для расширения возможностей искусственного интеллекта, для предоставления ему большей доли человеческих ресурсов. Впрочем, как гласит новая концепция, именно уход от человеческих паттернов мышления поможет искусственному интеллекту эволюционировать быстрее и эффективнее. Быть может, вплоть до сингулярности.

Распознавание закономерностей в ворохе опыта, да еще и с течением времени, имеет решающее значение для человеческого мозга. Благодаря этому формируется память, мы можем предсказывать потенциальные результаты из будущего и регулировать маркеры своего поведения. Но то, как этот процесс осуществляется в мозге на клеточном уровне, оставалось неизвестным — до недавних пор.

Ицхак Фрид, профессор нейрохирургии, психиатрии и биоповеденческих наук.

Ключевые зоны мозга, воспринимающие опыт во времени

Предыдущие исследования, в том числе профессора Ицхака Фрида, использовали нейровизуализацию, чтобы понять, как мозг обрабатывает навигацию в пространстве. В итоге, у животных и человеческих моделей, активнее всего работали две области мозга — гиппокамп и энторинальная кора.  Эти области мозга работают в беспрерывном взаимодействии, чтобы создать «когнитивную карту». Нейроны гиппокампа действуют как «клетки места», которые активируются, когда животное находится в определенном месте, похожем на «X» на карте. Энторинальные нейроны действуют как «клетки сетки», создавая представление о расстояниях в рамках локаций. Эти клетки, впервые обнаруженные у грызунов, позже были обнаружены у людей группой профессора Ицхака Фрида.

Дальнейшие исследования показали, что схожие нейронные паттерны возникают в мозге в процессе непространственных впечатлений: время, частота звука и характеристики объектов. Базовое открытие Фрида – это обнаружение «концептуальных клеток» в человеческом гиппокампе и энторинальной коре, которые реагируют на конкретных людей, места или отдельные объекты.

Для изучения того, как мозг воспринимает события во времени, в исследовании Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе приняли участие 17 человек с трудноизлечимой эпилепсией. В рамках лечения, в их мозг были имплантированы глубинные электроды. Исследователи регистрировали нейронную активность участников, пока они проходили сложную процедуру, включавшую решение поведенческих задач, распознавание образов и восстановление последовательности изображений.

Ход исследования

Сначала участники прошли начальный этап отбора, в ходе которого им на компьютере в течение примерно 40 минут неоднократно показывали около 120 изображений людей, животных, объектов и достопримечательностей. Перед участниками ставились совершенно разные задачи. Определить, изображен ли на изображении человек или нет. Изображения таких объектов, как известные актеры, музыканты и места, были выбраны частично на основе предпочтений каждого участника.

После этого участники прошли трехфазный эксперимент, в котором они выполняли поведенческие задачи в ответ на изображения, которые произвольно отображались в разных местах пирамидального графика. Для каждого участника было выбрано шесть изображений.

На первом этапе изображения отображались в псевдослучайном порядке. На следующем этапе порядок изображений определялся местоположением на пирамидальном графике. Заключительный этап был идентичен первому этапу. Во время просмотра этих изображений участников просили выполнять различные поведенческие задачи, которые не были связаны с расположением изображений на пирамидальном графике. Эти задачи включали определение того, есть ли на изображении мужчина или женщина, или было ли данное изображение зеркальным по сравнению с этим же изображением из предыдущей фазы.

Якорь времени в нашем мозге

В своих исследованиях Фрид и его коллеги обнаружили, что нейроны гиппокампа-энторинальной зоны постепенно начали изменять и тесно согласовывать свою активность с последовательностью изображений на пирамидальных графиках. По словам Фрида, эти паттерны формировались естественным образом и без прямых инструкций для участников. Кроме того, нейронные паттерны отражали вероятность предстоящих стимулов и сохраняли закодированные паттерны даже после завершения задачи.

Это исследование впервые показывает нам, как мозг использует аналогичные механизмы для представления, казалось бы, совершенно разных типов информации: пространства и времени. Мы продемонстрировали на нейронном уровне, как эти представления траекторий объектов во времени включаются в гиппокампально-энторинальную систему человека.

Ицхак Фрид, профессор нейрохирургии, психиатрии и биоповеденческих наук.

Фактически, речь идет о том, что понятие пространство-времени сплетено в нашем сознании в единую структуру, что подчиняется общим паттернам и помогает понимать своем место в этом мире. Что ж, было бы любопытно проанализировать, меняется ли эта активность в зависимости от того, на каком языке говорит человек.

Больше материалов на схожие тематики, как всегда, в нашем сообществе. Подписывайтесь, чтобы не пропустить свежие статьи.