مغز ما زمان را چگونه درک می‌کند؟

حتما تجربه کرده‌اید گاهی اوقات پیش از خواب، با خود قرار می‌گذارید که صبح راس ساعت مشخصی برخیزید. درحالی که هیچ ساعتی را کوک نکرده‌اید، خود به خود مثلا راس ساعت ۵ صبح از خواب بیدار می‌شوید. البته بسیاری از افراد این قابلیت را ندارند و سر ساعت از خواب بیدار نمی‌شوند. آدم‌هایی را می‌شناسیم که به نظر می‌رسد هیچ احساسی نسبت به زمان ندارند. مثلا ساعت‌ها برای ایمیلی که خیلی فوری باید ارسال کنند وقت می‌گذارند و انتظار دارند مسیری که رانندگی در آن یک ساعت زمان می‌برد را ۲۰ دقیقه‌ای طی کنند. معمولا این افراد همیشه دیر به قرارهای خود می‌رسند. البته برای خود آن‌ها این اتفاقات اصلا مهم نیست، ولی برای ما که خارج از دنیای آن‌ها هستیم، حسابی اعصاب خردکن است. ولی چرا احساس آدم‌ها نسبت به گذر زمان متفاوت است؟

انسان همانند بسیاری از حیوانات، به خوبی می‌تواند گذر زمان را درک کند. تقریبا هر عملی که در مغز و بدن ما انجام می‌گیرد، نیازمند نظم و دقتی در حد میلی‌ثانیه است. بدون درک دقیق از زمان، انسان نمی‌تواند یاد بگیرد یا صحبت و حرکت کند. عصب‌شناسی از دانشگاه نیویورک به نام «لیلیا دواچی» (Lilia Davachi) می‌گوید: «ما خیلی متوجه این اتفاق نیستیم، ولی حتی قدم زدن در خیابان به زمان‌سنجی دقیق احتیاج دارد.» به هنگام راه رفتن، ماهیچه‌ها منقبض و مفصل‌ها با هماهنگی خیلی دقیق نسبت به ماهیچه‌ها در جای خود محکم می‌شوند، این فرایند مثل یک سمفونی ادامه پیدا می‌کند. دواچی می‌گوید که احساس زمان، در حرکت کردن ما، در عمل کردن ما و در درک ما از جهان تاثیر بنیادین دارد.

پژوهش بر روی درک انسان از زمان که سنگ بنای تمام رفتارهای ماست، کار بسیار مشکلی است. یک عصب‌شناس شناختی به نام «پیتر تسه» (Peter Tse) از کالج «دارتموث» (Dartmouth) می‌گوید: «پژوهش در این زمینه درست مثل قدم گذاشتن در باتلاق است.» یافتن پاسخ این پرسش بسیار مشکل است، سوال درباره‌ی نحوه‌ی کارکرد زمان‌سنج‌های عصبی بسیار پیچیده‌‌ای در بدن انسان است که یکدیگر را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

یافته‌های جدید نشان می‌دهد که مغز ما دارای ساعت‌های متعددی است که در قسمت‌های مختلف مغز قرار گرفته‌اند و هرکدام با سرعتی متفاوت کار می‌کنند. بعضی از قسمت‌های مغز میلی‌ثانیه‌ها را سنجش می‌کنند و بعضی مراکز دیگر، دهه‌ها را زیر نظر دارند. بعضی از زمان‌سنج‌های عصبی، حرکات بدن را مدیریت می‌کنند و برخی از آن‌ها نظاره‌گر اطلاعاتی هستند که از حواس مختلف وارد مغز می‌شود. بعضی از قسمت‌های مغز می‌توانند زمان‌های آینده را پیش‌بینی کنند و این درحالیست که زمان‌سنجی خاطرات گذشته در جای دیگری از مغز اتفاق می‌افتد.

یافته‌های جدید نشان می‌دهد که مغز ما دارای ساعت‌های متعددی است که در در قسمت‌های مختلف مغز قرار گرفته‌اند و هرکدام با سرعتی متفاوت کار می‌کنند.

توزیع ناهمگون این ساعت‌ها در مغز باعث شده که دانشمندان بر سر کشف چگونگی ارتباط این ساعت‌ها برای درک دقیق از جهان بیرون تمرکز کنند. درک عمیق‌تر از چگونگی کارکرد زمان‌سنج‌های مغز، می‌تواند پدیده‌ای کاملا بزرگتر را برای ما آشکار کند، اینکه مغز چگونه واقعیت را برای خود می‌سازد. بعضی از پژوهش‌ها نشان می‌دهند که مغز گاهی اوقات زمان را برای خود منقبض و منبسط می‌کند یا آن را پیچ و تاب می‌دهد. تغییر احساسات، میزان تمرکز، داروها و امراضی مثل شیزوفرنیا می‌توانند روی درک متفاوت انسان از زمان تاثیر بگذارند.

انقباض و انبساط زمان

آقای تسه می‌گوید: «مغز انسان فقط دارای یک ساعت نیست و نباید برای شناخت زمان‌سنجی مغز به دنبال پاسخی ساده باشیم، در ضمن زمان‌سنجی مغز همیشه خیلی دقیق نیست. گاهی اوقات زمان می‌تواند برای مغز کاملا کند بگذرد و هنگامی دیگر، کاملا برق‌آسا باشد.» بسیاری از مردم تجربیاتی این‌چنینی داشته‌اند. بعضی از تجربیات می‌توانند درک ما از زمان را کاملا آهسته کنند و دنیای پیرامون ما را اصطلاحا روی «اسلوموشن» بگذارند. مثلا اگر در خودرویی باشید که دارد تصادف می‌کند، یا چتربازی در حال سقوط کردن باشید، زمان به نظر شما خیلی دیر می‌گذرد. در پژوهشی که سال ۲۰۱۳ انجام شد، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که گاهی اوقات مردم زمان را طولانی‌تر از چیزی که واقعا می‌گذرد حس می‌کنند.

گاهی اوقات زمان می‌تواند برای مغز کاملا کند بگذرد و هنگامی دیگر، کاملا برق‌آسا باشد.

احساسات هم می‌توانند حس گذشت زمان را کند یا سریع کنند. مثلا نگاه کردن به چهره‌ی عصبانی یک انسان یا عنکبوت‌های ترسناک نیز باعث می‌شود که مردم فکر کنند زمان دیر می‌گذرد.

احساسات که هیچ، حتی اتفاقات خیلی ساده‌ای مثل تغییرات دمایی هم می‌تواند منجر به تفاوت درک ما از زمان شود. در پژوهشی، نشان داده شد که یک ساعت راه رفتن مردان بر روی تردمیل در اتاقی گرم، باعث می‌شود که زمان برای آن‌ها سریع‌تر بگذرد.

بعد از یک ساعت، از شرکت‌کنندگان در پژوهش خواسته شد که پس از ۳ ثانیه بر روی ماوس کامپیوتر کلیک کنند. در کمال تعجب آن‌ها به طور متوسط در عرض ۲.۶ ثانیه کلیک کردند. جالب این‌جاست که وقتی بدن آن‌ها خنک بود دقیقا راس همان ۳ ثانیه کلیک می‌کردند. بعد از ۱۰ روز هم‌دمایی با هوای‌گرم،‌ شرکت‌کنندگان دیگر درباره‌ی گذشت زمان اشتباه نمی‌کردند. نتیجه‌ی این پژوهش ماه مارس ۲۰۱۵ در ژورنال بین‌المللی «سایکوفیزیولوژی» (Psychophysiology)‌ چاپ شد. نتیجه‌ی این آزمایش با داده‌های قبلی که تب‌کردن می‌تواند منجر به تغییر درک از گذشت زمان شود همخوانی دارد.

قارچ‌های توهم‌زا و موادمخدری مثل کوکایین و LSD و بعضی بیماری‌ها می‌توانند درک مغز از زمان را تغییر دهد. کودکانی که دچار اختلال تمرکز و بیش‌فعالی هستند، در تشخیص بازه‌های زمانی مشکل دارند. بیماری پارکینسون و بیماری هانتینگتون نیز باعث می‌شود که آدم در تشخیص ثانیه‌ها و میلی‌ثانیه‌ها دچار مشکل شود.

درک عمیق‌تر از چگونگی کارکرد زمان‌سنج‌های مغز، می‌تواند پدیده‌ای کاملا بزرگتر را برای ما آشکار کند، اینکه مغز چگونه واقعیت را برای خود می‌سازد.

یک عصب‌شناس شناختی از موسسه‌ی IRCCS «سانتالوسیا» (Santa Lucia) در ایتالیا می‌گوید: «آسیب‌های مغزی می‌توانند درک از زمان در افراد را دچار اختلال کند. گاهی اوقات چنان نامحسوس که بیماران متوجه آن نمی‌شوند.» این واقعیت که بسیاری از بیماری‌ها، آسیب‌ها، داروها و حتی شرایط جسمانی می‌توانند درک ما از زمان را تغییر دهند، نشانه‌ای واضح بر این است که زمان‌سنجی در مغز یک پدیده‌ی صلب و بدون تغییر نیست. در عوض مردم بر تعداد زیادی ساعت در مغز خود اتکا می‌کنند که هرکدام برای کار متفاوتی ساخته شده‌اند.

نورون‌ها نبض می‌گیرند

پژوهشگران تصور می‌کنند که مغز می‌تواند با استفاده از روش‌هایی زمان را حس کند و به آن پاسخ دهد. زمان تقریبا در هر کاری که مغز انجام می‌دهد حضور دارد. آن‌طور که دانشمندان در شماره‌ی ماه مارس ژورنال نوروساینس می‌گویند، سلول‌ها حتی در ظرف آزمایشگاهی می‌توانند اطلاعات زمانی را دریافت کنند و به آن پاسخ دهند.

عصب‌شناسی از مدرسه‌ی پزشکی Duke-NUS در سنگاپور به نام «آنتونیوس ون‌دونگن» (Antonius Van Dongen) می‌گوید که سلول‌های عصبی جدا شده از ناحیه‌ی کورتکس مغز موش به گام‌های موسیقی واکنش‌های پیچیده‌ای نشان می‌دهند. وقتی که شبکه‌ای از سلول‌های عصبی به روشی دستکاری ژنتیکی شدند که به نور آبی پاسخ دهند، گروه آقای ون‌دونگن برای سلول‌ها موسیقی پخش کرد و این موسیقی را با رقص نور آبی در هم آمیخت. به هنگام پخش موسیقی، واکنش‌ الکتریکی سلول‌ها اغلب اوقات متناسب با موسیقی ضربی یا موسیقی کلاسیک متفاوت بود. ون‌دونگن می‌گوید نتایج این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که پردازش زمان برای مغز حیاتی است. گروه کوچکی از نورون‌ها می‌توانند با پیوستن به گروه‌های دیگر، پردازش زمانی پیچیده‌تری را بوجود آورند.

البته که سلول‌ها همیشه در ظرف آزمایشگاهی زندگی نمی‌کنند و در دنیای واقعی، در شبکه‌های بسیار پیچیده‌ی مغز قرار دارند. مطالعات صورت گرفته بر روی اسکن مغز انسان نشان دهنده‌ی این است که مغز می‌تواند زمان را به شکل‌های مختلف درک کند. برای مثال وقتی از مردم خواسته می‌شود که در بازه‌های زمانی مشخص دکمه‌ای را فشار دهند، فعالیت در قسمتی از ناحیه‌ی کورتکس مغز که مسئول تشخیص زمان است تغییر می‌کند. در آزمایشی دیگر، به موش‌ها آموزش داده شد که برای نوشیدن یک جرعه آب، اهرمی را فشار دهند. با این حال آب فقط پس از گذشت زمانی مشخص جاری می‌شد. موش‌ها به تدریج یاد گرفتند که با فشردن زود‌هنگام اهرم، وقت خود را تلف نکنند، این رفتاری است که قابلیت‌های زمان‌سنجی موش‌ها را نشان می‌دهد.

قسمت‌های مختلف مغز وظایف مختلفی را در زمان‌سنجی بر عهده دارند.

درحالی که موش‌ها در حال گذراندن این آزمایش بودند،‌ عصب‌شناسی به نام «گوستاوو ملو» (Gustavo Mello) و گروهش با استفاده از الکترودهایی بر روی قسمت «استریاتوم» (Striatum) مغز موش‌ها، سلول‌هایی را کشف کردند که در زمان صبر موش‌ها در بازه‌ی زمانی مشخص، سیگنال‌های الکتریکی ارسال می‌کردند. در حقیقت این‌ها سلول‌های زمان‌سنج بودند.

جالب این‌جاست که بسیاری از این سلول‌ها با طولانی شدن زمان انتظار، رفتار خود را تغییر می‌دادند. برای مثال سلولی که هر بار در نیمه‌ی یک تسلسل ۱۲ ثانیه‌ای سیگنال ارسال می‌کرد، با طولانی شدن زمان انتظار رفتارش تغییر می‌کرد و این بار در نیمه‌ی تسلسل ۳۶ ثانیه‌ای سیگنال ارسال می‌کرد. ملو این سلول‌ها را به نوارهای لاستیکی تشبیه می‌کند که می‌توانند برای پرکردن فضای خالی، منبسط و منقبض شوند. «هلن موتانیس» (Helen Motanis) و «دین بونومانو» (Dean Buonomano) در مجله‌ی «کرنت بایولوژی» (Current Biology) نوشته‌اند: «نتایج نشان می‌دهند که نورون‌ها زمان نسبی را اندازه می‌گیرند نه زمان مطلق». این نتایج شگفت‌انگیز هستند، با این حال ملو گوشزد می‌کند که این مثال را نمی‌توان به همه‌ی زمان‌سنج‌های مغز تعمیم داد. او می‌گوید: «ما باید به هنگام توضیح اینکه مغز چگونه زمان را رمزگذاری و رمزگشایی می‌کند دقت زیادی بکنیم.»

نتایج نشان می‌دهند که نورون‌ها زمان نسبی را اندازه می‌گیرند نه زمان مطلق

اختلاف زمان

بعضی از ساعت‌های مغز زمان را با مقیاس‌های متفاوتی اندازه می‌گیرند. برای مثال، سامانه‌ی پردازش صوتی مغز از نظر زمان‌سنجی خیلی دقیق‌تر از سامانه‌ی پردازش بصری کار می‌کند. این اختلاف، شبیه به این است که بسیاری از فیلم‌ها با سرعت ۲۴ فریم بر ثانیه پخش می‌شوند ولی نرخ پردازش سیگنال فایل‌های صوتی دیجیتالی حدود ۴۴ هزار بار بر ثانیه است. به آن «نرخ نمونه‌برداری» (Sampling Rate) نیز می‌گویند. بیشتر اوقات مغز اطلاعاتی که با نرخ‌های متفاوت به آن می‌رسد را ترکیب می‌کند تا تجربه‌ای با معنا از دنیای بیرون شکل بگیرد.

حتی در یکی از حواس مشابه نیز مغز باید فعالانه سیگنال‌های زمانی را مدیریت کند. آقای تسه می‌گوید: «تصور کنید به صورت همزمان شست پا و بینی شما لمس می‌شود. سیگنالی که از شست پا به مغز می‌رسد خیلی بیشتر از سیگنال رسیده از بینی در راه است. با این حال مغز هر دو سیگنال را همزمان احساس می‌کند. انگار که مغز می‌داند با وجود اختلاف زمانی دریافت سیگنال‌ها، باید این دو اتفاق را همزمان بپندارد تا یک تجربه‌ی واحد ساخته شود.»

اتفاقا این پدیده‌ای است که به هنگام تماشای تلویزیون هم مشاهده می‌کنیم. هرچند که صدای بلند‌گوهای تلویزیون همزمان با تصویر به چشم و گوش ما نمی‌رسد، ولی ما این اختلاف زمانی را احساس نمی‌کنیم. انسان می‌تواند تا یک-پنجم ثانیه اختلاف زمانی بین دریافت صدا و تصویر را تحمل و آن‌ها را ترکیب کند، اگر اختلاف زمانی بیشتر شد دیگر نمی‌تواند آن‌ها را ترکیب کند. مغز می‌تواند برای یکسان‌سازی تجربه، سیگنال‌های مختلف که در زمان‌های متفاوت به آن رسیده‌اند را با یکدیگر ترکیب کند، این چیزی است که آقای تسه از آن با نام (فرایند پیمانه‌کردن) (Buffering Process) یاد می‌کند. یکی از انواع پیمانه‌ی مغز، داده‌های ورودی در طول یک چهارم ثانیه را جمع آوری و به یکدیگر متصل می‌کند تا برای ما زمان «حال» را بسازد.

تحقیقات نشان می‌دهد که این فرایند برای بیماران شیزوفرنی خیلی نادرست انجام می‌شود. این افراد معمولا زمان را خیلی مخدوش و درهم و برهم توصیف می‌کنند. عصب‌شناسی به نام «ویرجینی ون واسنهوف» (Virginie van Wassenhove) می‌گوید:«این واقعا شگفت انگیز است که بیماران شیزوفرنی دنیای خود را مثل فیلمی که تکه تکه پخش می‌شود توصیف می‌کنند و می‌گویند باید برای معنادار شدن این دنیا، تکه‌ها را به یکدیگر بچسبانند. دنیای بیماران شیزوفرنی به صورت پیوسته در جریان نیست!»

طبق پژوهش واسنهوف و تیمش، وقتی از بیماران شیزوفرنی خواسته شد که به صورت آگاهانه زمان‌سنجی کنند، آن‌ها صدا و تصویر را در پنجره‌ی زمانی طولانی‌تری نسبت به افراد عادی با یکدیگر ترکیب کردند.

افراد عادی می‌توانستند صدا و تصویر را در یک پنجره‌ی زمانی ۲۰۰ میلی‌ثانیه‌ای با یکدیگر ترکیب کنند. برای بیماران شیزوفرنیایی این پنجره‌ی زمانی بین ۳۰۰ تا ۴۰۰ میلی‌ثانیه است.

واسنهوف می‌گوید:«زمان حال برای بیماران شیزوفرنی طولانی‌تر از افراد عادی است. این نتایج نشان‌دهنده‌ی نقصی بزرگ در بعضی از ساعت‌های مغز بیماران شیزوفرنی است. احتمالا سامانه‌های مختلف عصبی که مسئول زمان‌سنجی آگاهانه و غیر آگاهانه هستند در بیماران شیزوفرنی خیلی خوب کار نمی‌کنند.»

زمان حال برای بیماران شیزوفرنی طولانی‌تر از افراد عادی است.

این مسئله تا به حال ذهن دانشمندان را خیلی به خود مشغول کرده است. هرچه دانشمندان تلاش بیشتری می‌کنند تا شرایط دنیای واقعی را آزمایش کنند، آزمایش‌ها کارآمدتر می‌شوند. «وارن مک» (Warren Meck) می‌گوید: «در دنیای واقعی ما فقط بر روی یک چیز تمرکز نمی‌کنیم و این‌طور نیست که بتوانیم اتفاقات مختلف اطراف خود را نادیده بگیریم.» مک و گروهش بر چگونگی کارکرد مغز روی چند اتفاق همزمان کار می‌کنند. تکنیک‌های جدید دستکاری نورون‌ها به محققان اجازه می‌دهد که ببینند آیا می‌توانند درک زمان در مغز را تقلید کنند یا خیر.

دیگر محققان بر روی مفاهیمی مثل ریتم‌های موسیقی، نظم‌دادن به اتفاقات در طول زمان و سفر ذهن در زمان که مردم می‌توانند با استفاده از آن به گذشته و آینده فکر کنند تحقیق می‌کنند. واسنهوف می‌گوید: «همه‌ی این‌ها راه‌هایی برای رسیدن به مفهوم بزرگ زمان هستند.» دانشمندان امیدوارند که این نوع آزمایش‌ها در نهایت بتواند برای ما نحوه‌ی زمان‌سنجی مغز را روشن کند.

منبع: Sciencenews