뇌는 시간을 어떻게 말합니까?
고대 이집트인의 해 시계와 물 시계에서 최초의 해양 크로노 미터를 거쳐 현대의 원자 시계에 이르기까지 인간은 점점 더 정확 해지는 시간을 측정하는 탐구에 착수했습니다. 이 퀘스트는 해양 탐사에 혁명을 일으키고 산업 혁명을 일으켰으며 우주에서 우리 자신과 잃어버린 스마트 폰을 정확하게 찾을 수있는 현재의 능력을 가능하게했습니다. 현대 세계에서 우리는 GPS에 필요한 나노 초 정밀도에서부터 태양을 중심으로 한 연간 여행 추적에 이르기까지 규모의 15 배 이상의 시간을 주기적으로 추적합니다. 그리고이 극단들 사이에 우리는 일상 활동을 지배하는 분과 시간을 측정합니다. 놀랍게도 우리는 동일한 장치를 사용하여이 전체 시간 스펙트럼에서 시간을 측정 할 수 있습니다. 원자 시계는 다른 위성의 신호 도달에서 나노초 지연을 시간을 측정하는 데 사용하고 역년을 조정하는 데 사용됩니다. 이 한 시계는 모든 전략에 적합하며 시간 문제를 해결하기 위해 고안된 솔루션과 정반대입니다.
때마다 당신은 실제로 당신이 시간을 말하는 눈부신 자동차쪽으로 머리를 돌려. 청각 시스템은 소리가 한쪽 귀에 수백 마이크로 세컨드 전에 도착했다는 사실을 추적하고이 정보를 사용하여 소리의 출처를 계산했습니다. 훨씬 더 긴 시간과 일에 우리의 일주기 시계는 일출과 일몰을 예상하고, 우리에게 취침 시간을 준비시키는 광범위한 호르몬과 생리적 조정을합니다. 중간 범위에서 밀리 초와 초 단위로 시간을 알려주는 두뇌의 능력은 똑같이 중요합니다. 음절, 단어 및 음표 또는 그 사이의 일시 중지에 포함 된 정보를 측정 할 수 없으면 음성 및 음악이 존재하지 않습니다. 그리고 조금 더 긴 시간 동안 우리의 주관적인 시간 감각은 빨간불이 녹색으로 변할 때 알려줍니다.
그러나 두뇌는 어떻게 시간을 말하는가? 우리는이 질문에 대한 완전한 답을 아직 모르고 있지만, 단 하나의 대답은 없다는 것을 알고 있습니다.
circadian 시계는 아마 두뇌의 시간 파수꾼의 제일 이해이다. 그리고 진실은 유기체는 지구의 매일 리듬을 예상하기 위해 두뇌가 필요조차하지 않는다고 전해집니다. 인간, 과일 파리, 식물 및 일부 박테리아조차도 일 주기성 리듬이 있습니다. 당신은 궁금해 할 것입니다 , 왜 박테리아가 하루 중 시간을 걱정합니까? 흥미롭게도, 일주기 시계의 진화를 주도하는 가장 초기의 힘은 아마 태양 복사가 DNA에주는 해로운 영향 일 것입니다. 자외선은 DNA 복제 중에 돌연변이를 유발합니다. 피부와 같은 보호 기관이없는 다세포 생물은 빛에 의한 복제 오류에 특히 취약합니다. 따라서 밤에 나누는 것은 번식 성공을 증진시키는 수단을 제공했습니다. 인간, 식물 또는 박테리아에 관계없이, 생체 시계는 생화학 적 피드백 루프에 의존합니다. DNA는 전사를 통해 단백질을 합성합니다.이 단백질이 임계 농도에 도달하면 합성에 책임이있는 DNA 전사를 억제합니다. 단백질이 분해되면 DNA 전사와 단백질의 합성이 새로 시작됩니다. 우연히도이주기에는 약 24 시간이 걸립니다. circadian 시계에 관련된 유전자와 단백질의 세부 사항은 유기체에서 유기체까지 다양하지만 일반적인 전략은 같습니다.
우리는 두뇌가 "아무 개도 제발"과 "아무 개도 제발하지 말라"라는 단어 사이에서 멈춤의 차이를 측정하는 방법에 대해 훨씬 덜 알고 있습니다. 아니면 두뇌가 어떻게 울리는 전화의 다음 반지를 기대합니까? 그러나 그 대답이 실제 시계와 거의 유사하지 않음이 점차 분명 해지고 있습니다.
모든 현대 시계는 발진기와 카운터의 두 가지 간단한 구성 요소로 작동합니다. 할아버지 시계의 진자 또는 디지털 시계의 수정의 전자 기계적 진동과 같은 오실레이터는 일정한 속도로 틱을냅니다. 카운터는 단순히 오실레이터의 총 틱 수를 추적합니다. 그러나 발진기와 카운터가 필요없는 시간을 알려주는 방법은 많이 있습니다. 연못에 떨어지는 두 개의 비 방울이 만들어 낸 잔물결을 생각해보십시오. 각각은 확장 된 동심원 반지를 만들고, 두 개의 잔물결 사진을 보여 주면 어느 빗방울이 먼저 떨어져 있는지 알 수 있습니다. 그렇게 기울이면 두 방울 사이의 간격을 계산할 수 있습니다. 같은 방식으로 연못의 파문이 시간을 알려주는 데 사용될 수 있다는 중요한 증거가 있습니다. 뇌는 시간을 알려주기 위해 변화하는 신경 활동 패턴을 사용합니다. 이것이 어떻게 작용할 수 있는지 이해하려면 야간에 초고층 건물의 창문을 보면서 각 창문에 대해 방의 불빛이 켜지는지 여부를 확인할 수 있습니다. 이제 어떤 이유로 든 동일한 패턴이 매일 반복된다고 가정 해 봅시다. 한 창에서, 빛은 해가 뜨면 즉시, 다른 한 시간은 일몰 후, 또 다른 빛은 해가 질 때까지 그리고 한 시간 후에 꺼진 다음 3 시간 후에 다시 켜집니다. 100 개의 창문이 있다면, 우리는 시간의 각 지점에서 건물의 "상태"를 표현하는 2 진수 문자열을 쓸 수 있습니다. 해질녘에 1 0 1 … 일몰 후 1 시간에 … 등 – 각 자릿수 주어진 윈도우의 광원이 켜져 있는지 여부를 나타냅니다. 건물은 시계가 아니었지만 창문의 조명 패턴으로 시간을 알려주는 데 사용할 수 있음을 알 수 있습니다. 이 유추에서 각 창은 "켜기"(발사 활동 전위) 또는 "꺼짐"(침묵) 할 수있는 뉴런입니다. 이 시스템의 핵심은 패턴이 재현 가능해야한다는 것입니다. 동물들이 과제를 수행하는 동안 많은 연구가 뉴런 그룹에서 기록되었으며, 활동 뉴런의 변화하는 패턴이 초의 과정을 통해 시간을 알려주는 데 사용될 수 있음을 보여주었습니다.
진화의 본질적으로 비 체계적인 설계 과정의 결과로, 우리는 우리의 두뇌 내에 다른 생물학적 시간 관리 메커니즘의 아말감을 가지고 있습니다. 그리고 매번 키퍼는 아주 특정한 시간 척도에 특화되어 있습니다. 다른 말로하면, 당신의 circadian 시계에는 초침이 없으며, 빨간 빛이 바뀌려고 할 때 두뇌가 사용하는 메커니즘이 시침을 갖지 않습니다.
뇌가 시간을 알려주는 방식과 뇌의 결함이 우리의 삶을 어떻게 형성하는지에 대한 자세한 정보는