Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени - Алан Бёрдик

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.

«Кора головного мозга идентифицирует выходной сигнал, полосатое тело приходит в возбуждение и обнаруживает контур возбуждения в коре, сформированный в соответствии с практической задачей, как бы сообщая: ну-ка, поскорее измените схему поведения так, чтобы я мог включить указатель поворота, – разъяснил Мэтелл. – Движение руки регистрируется корой, и запускается очередное изменение схемы поведения – перестройка в правую полосу. Вид включенного указателя поворота инициирует еще одно изменение поведения – снижение скорости. Таким образом, ваши действия следуют по цепочке поведенческих реакций: осознав себя в определенных условиях, я действую по соответствующей схеме и в результате обнаруживаю себя в новых обстоятельствах, и все повторяется сначала».

Память о длительности временных промежутков проистекает из тех же кольцевых сетей передачи данных и, по крайней мере на начальном этапе, тесно связана с выполнением практических задач. Крыса, ожидающая выдачи кормовой гранулы, своим поведением напоминает человека, слушающего симфонию. «Крыса едва ли осознает свое положение во времени; ей достаточно знать, когда прибудет корм, – сообщил Мэтелл. – Я тоже не ощущаю течения времени, зато хорошо помню, какие действия при этом совершаю». Затем ученый добавил: «Допустим, вы сто раз прослушивали одну и ту же симфонию, а теперь становитесь к плите и принимаетесь стряпать, ставите на огонь кастрюлю с водой, а потом выходите из кухни и включаете свою симфонию, зная, что вода закипит на третьем такте второй части. Опознание конкретного такта второй части происходит за счет восприятия определенного сочетания слуха. Вряд ли вы опознаете нужное место в симфонии только потому, что музыка начинает звучать громче, чем в начале симфонии. При этом не происходит никаких систематических количественных изменений, не наблюдается ни роста, ни усложнения тех или иных структур. Таким образом, таймирование осуществляется иначе, чем предполагает модель тактового генератора и связанное с ней чувство накопления или утраты тактов. Образ пищи всплывает в сознании при переходе мозга в состояние под номером десять, а не в состояние номер тридцать, и с большой долей вероятности я приступаю к реализации соответствующей схемы поведения».

Далее Мэтелл вспомнил один случай, который произошел с ним на выпускном курсе. Вместе с женой он смотрел кино и поставил запись на паузу, отлучаясь на кухню. Однако нажатие кнопки не остановило трансляцию, а всего лишь замкнуло ее в краткосрочном цикле повторов – запись вначале забегала вперед на четверть секунды, после чего возвращалась в исходное положение, проигрывая один и тот же эпизод несколько раз подряд. Примерно через пять минут трансляция самопроизвольно возобновилась. С тех пор как начались неполадки, Мэтелл и его жена провели некоторое время на кухне. «Мы вдвоем вели себя, как будто пауза все еще продолжалась, не осознавая этого, – признался ученый. – Мы не смотрели на часы, так как возня с едой полностью поглотила наше внимание. Мы очень удивились, когда узнали, что действие, которое должно было произойти, на самом деле не случилось. Но на какое-то время что-то пошло не так. Наша реакция в точности совпала со схемой распознавания образа действия, когда у нас возникает чувство, что мы находимся точно в третьем такте второй части симфонии, даже не задаваясь целью подсчета».

Мэтелл поспешил подчеркнуть, что таймирование работает совсем не так, как оно, возможно, действовало бы при непосредственном ощущении времени через специализированный орган, причем совершенно не важно, какие нейронные структуры при этом задействованы. Ухо улавливает звуковые волны, а нос интерпретирует молекулы различных веществ как запахи. «Механизм восприятия времени отличается от других сенсорных анализаторов тем, что не существует материальных носителей времени, на которые были бы настроены наши рецепторы, – сообщил Мэтелл. – Очевидно, мозг действительно ощущает течение времени и контролирует наше поведение, но единицы измерения, которыми он оперирует, не имеют ничего общего с объективной реальностью. Мы ощущаем субъективное время. Выстраивая собственную панораму времени, мозг сосредоточивается на собственном функционировании». В отношении восприятия времени у человека можно сказать, что время предстает перед нами в образе мозга, который вслушивается в собственный внутренний монолог.

Модель частоты тактов полосатого тела постепенно набирает вес в нейробиологической литературе, ее все чаще цитируют другие ученые, причем многие из них рассматривают ее как основное объяснение таймирования с точки зрения нейрофизиологии. Мек готов приветствовать любого, кто продолжит его дело. Он вступал на поприще темпоральных исследований, когда понятие внутренних часов звучало как проклятие биологов-бихевиористов, а задачи науки сосредоточивались на раскрытии физиологических механизмов восприятия времени. Меку нравится, куда устремлены интересы нового поколения ученых: Дженнифер Коулл, нейробиолог из Университета Экс-Марсель в Марселе, занимается вопросами оптимизации внимания, требующей точного таймирования; также известны работы по изучению нарушений восприятия времени при болезни Паркинсона, шизофрении и аутизме таких исследователей, как Синди Люстиг из Мичиганского университета, Дебора Харрингтон из Калифорнийского университета Сан-Диего, Мелисса Эллмен из Университета штата Мичиган, а также многих других ученых.

«Раньше таймирование изучали в отрыве от всего прочего, – заметил Мек. – Мы старались максимально сузить поле задач с тем, чтобы полностью сосредоточиться на таймировании, а современные исследования склонны рассматривать его в реальном контексте. Едва ли от них можно услышать заявления об исключительности таймирования – в их представлении это всего лишь одна из задач, которые решает мозг в процессе обучения, управления вниманием или переживания эмоций».

Тем не менее книга таймирования по-прежнему остается открытой. Нередко за упоминанием модели тактовой частоты полосатого тела в научной статье следует оговорка – что-то вроде «не найдено достоверных подтверждений функционирования специфических психологических циклов в качестве внутренних часов при определении длительности временных промежутков»; также авторы могут заметить, что ученые «до сих пор не выделили базовый нейронный механизм, ответственный за обработку временных данных». Впрочем, над другими теориями попросту насмехаются. «Сейчас в ходу около десяти расчетных моделей способности к таймированию – и каждый год появляется столько же», – сказал мне Патрик Симен, нейробиолог из Оберлинского колледжа. В 2011 году Симен и его коллеги представили собственную модель таймирования – теорию медленного распространения конкурирующих процессов, которая заимствует некоторые элементы господствующей модели принятия решений и тоже апеллирует к способности базальных ганглиев к выявлению совпадений. «Нашу модель можно считать в некотором смысле инновационной, хотя в действительности мы берем стандартные модели и комбинируем их положения с некоторыми вариациями», – признался Симен. Уоррен Мек охарактеризовал свои исследования точно так же: «Мы не выдвигаем новых версий по существу, и мне это нравится, – сказал он. – Мы действовали по той же схеме, что и корпорация IBM: взяли готовые компоненты и упорядочили их более рациональным способом».