Знание-сила, 2007 № 08 (962)

Было предложно множество объяснений того, как человек «внутри себя» ощущает ход времени: от ориентира на сердцебиение до некоего встроенного механизма в мозгу, который задает биологические ритмы. Однако встроенных часов в человеке так и не нашли. Буономано и его коллеги объясняют, почему их нет. Согласно полученным результатам, функция ощущения хода времени распределена по всему мозгу. Для нее нет какой-то специфической области. И обеспечивается эта функция весьма своеобразно. Каждый раз, когда мозг обрабатывает сигнал извне, скажем, звук или вспышку света, сенсорное ощущение производит каскад реакций между клетками мозга. Каждая такая реакция оставляет как бы подпись, которая позволяет всей сети клеток закодировать время данного события. Буономано сравнивает этот процесс с бросанием камней в воду: рябь на воде будет подписью, говорящей о времени падения. Чем дальше уходят волны, тем больше времени прошло.

Моделируя на компьютере сеть нейронов, в которых каждая связь менялась в ответ на внешние стимулы, исследователи выяснили, что такая сеть могла дать информацию о том, сколько времени прошло с момента очередного воздействия, просто исходя из общей картины затухающих реакций. Модель также показала, что отметка времени, соответствующая определенному воздействию, кодируется в контексте событий, которые предшествовали ему. То есть, если можно было бы измерить отклик множества нейронов мозга на вспышку света, можно было бы вычислить и другие события, которые непосредственно предшествовали вспышке, и указать, когда они произошли.

Для проверки этой гипотезы Буономано и его коллеги просили добровольцев определить «на глаз» промежуток времени между двумя звуковыми сигналами. Оказалось, что точность такого определения значительно падала, если перед этим испытуемых отвлекали другими звуками.

По мнению ученых, внутреннее измерение времени лежит в основе таких наших способностей, как распознавание речи и музыки. Значит, понимание механизма ощущения времени может оказаться важным для выяснения причин ряда заболеваний типа дислексии.

И действительно, белок PER был обнаружен. Его концентрация в клетке колебалась с 24-часовым ритмом, что делало его вероятным кандидатом на роль белка биологических часов. Мало того, оказалось, что найденный ген экспрессируется, то есть «работает», в глазах дрозофилы. Это увеличивало шансы найти, наконец, биологические часы, ведь мы знаем, что именно свет синхронизирует биологические ритмы. Концентрация белка максимальна в ядре клетки поздно ночью, а концентрация матричной РНК, на основе которой делается белок, отстает от самого белка на 6 часов. Такое запаздывание наводит на мысль о существовании обратной связи между их концентрациями.