За да предвиди бъдещето човешкият мозък използва два „часовника“

Този момент, когато стъпиш на педала на газта за секунда преди светофарът да се е променил или когато докоснеш с пръстите си клавишите на пианото още преди да се появи първия звук, попадаш в така нареченото „очаквано или предчувствано време“.

Първият тип реакция разчита на спомени от минали преживявания. Другият на ритъм. И двете реакции са от решаващо значение за способността ни да се движим и да се наслаждаваме на света.

Учени от университета Бъркли, в Калифорния, изследват невронните мрежи, подкрепящи всяка от тези реакции във времето и установяват, че те са разделени между две различни части на човешкия мозък, в зависимост от задачата за изпълнение.

„Независимо дали става въпрос за спорт, музика, реч или дори концентриране на внимание, нашето изследване предполага, че времето не е единен процес, а има два различни начина, с които правим времеви прогнози и те зависят от различни части на мозъка“ обяснява водещият автор на изследването Асаф Бреска, изследовател в областта на неврологията в Бъркли.

Констатациите, публикувани онлайн в сборника на списанието на Националната академия на науките на САЩ, (Proceedings of the National Academy of Sciences),  предлагат нова перспектива за това как хората изчисляват кога да направят определено движение.

„Заедно тези мозъчни системи ни позволяват не само да съществуваме в момента, но и активно да предвидим бъдещето“, казва друг от авторите, Ричард Иври, невролог в Бъркли.

Бреска и Иври са проучили „предчувстваното време“ и неговите дефицити при хората с болестта на Паркинсон и такива с цереберална (на малкия мозък) дегенерация.

Те са свързали ритмичното синхронизиране с базата на ганглиите и интервалното време – вътрешен таймер, основаващ се основно на нашата памет за предишни преживявания – на малкия мозък. И двете са първични мозъчни региони, свързани с движение и познание.

Нещо повече, техните резултати предполагат, че ако някой от тези невронни часовници се проваля, другият теоретически може да се задейства.

„Нашето изследване идентифицира не само очаквания контекст, в който са засегнати тези неврологични пациенти, но и контекстите, в които те нямат трудности, което предполага, че можем да променим обкръженията им, за да улесним взаимодействието им със света с оглед на техните заболявания“, казва Бреска.

„Нефармацевтичните процеси за лечение на неврологични дефицити на „предчувстваното време“ могат да включват компютърни игри за мозък и приложения за смартфони, дълбока мозъчна стимулация и модификации на екологичния дизайн“.

За да стигнат до заключението си, Бреска и Иври сравняват колко добре пациенти с Паркинсонова и церебеларна дегенерация използват времеви или временни знаци, за да съсредоточат вниманието си.

И двете групи са гледали последователно червени, бели и зелени квадратчета, докато те са преминавали с различна скорост на компютърния екран, и е трябвало да натиснат един бутон в момента, в който виждат зелен квадрат. Бял квадрат ги е предупреждавал, че зеленият се приближава.

В една последователност червените, белите и зелените квадратчета следват стабилен ритъм, а пациентите с дегенерация в малкия мозък реагират добре на тези ритмични знаци.

В друга последователност цветните квадрати следват по-сложен модел, с различни интервали между червените и зелените квадрати. Тази последователност е била по-лесна за пациентите с Паркинсон, които са успели да я следват.

„Ние показваме, че пациентите с цереберална дегенерация са засегнати от използването на не-ритмични временни знаци, докато пациенти с дегенерация на базални ганглии, свързани с болестта на Паркинсон, са засегнати от използването на ритмични знаци“, казва Иври.

В крайна сметка, резултатите потвърждават, че мозъкът използва два различни механизма за „предчувстваното време“, нещо, което предизвиква досега властвалата теория, че една мозъчна система регулира всичките ни възприятия за времето, твърдят изследователите.

„Нашите резултати показват най-малко два различни начина, по които мозъкът еволюира, за да се справи с „предвижданото време“, казва Бреска.

„Системата базирана на ритъма, е чувствителна към периодични събития в заобикалящия ни свят, които са присъщи на речта и музиката“, обяснява той. „И една интервална система осигурява по-обща предсказваща способност, чувствителна към временните закономерности дори при липса на ритмичен сигнал“.

Публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences на базата на University of California, Berkeley Papers.