نوروساینس دریافت زمان در مغز

دریافت زمان در مغز یکی از پیچیده‌ترین فرآیندهای عصبی است که شامل هماهنگی دقیق میان مدارهای عصبی، نوروترنسمیترها، و ساختارهای مغزی مختلف می‌شود. این فرآیند می‌تواند به چندین بخش تقسیم شود: پردازش حسی، حافظه، توجه، و فعالیت‌های حرکتی که همه این‌ها به دقت زمان‌بندی نیاز دارند. در این مقاله به بررسی دقیق‌تر این فرآیندها و نقش هر بخش مغزی و نوروترنسمیترها می‌پردازیم.

۱. فرآیندهای عصبی دقیق در دریافت زمان

دریافت زمان در مغز با کمک چندین فرآیند عصبی انجام می‌شود که به طور همزمان و به شکل موازی کار می‌کنند. در ادامه به صورت دقیق به این فرآیندها می‌پردازیم:

۱.۱. ساعت داخلی مغز (Neural Clock)

مغز از یک سیستم محاسباتی به نام “ساعت داخلی” یا “زمان‌سنج عصبی” استفاده می‌کند که در عقده‌های قاعده‌ای و مخچه تنظیم می‌شود. این سیستم مبتنی بر نوسان‌های منظم نورونی و بازخوردهای عصبی است که به عنوان یک مرجع برای اندازه‌گیری زمان عمل می‌کند. نورون‌های خاصی در این ساختارها به صورت نوسانی فعالیت می‌کنند و با تولید الگوهای الکتریکی منظم به مغز کمک می‌کنند فواصل زمانی را اندازه‌گیری کند.

۲. نقش عقده‌های قاعده‌ای و مدار دوپامینی

عقده‌های قاعده‌ای یکی از بخش‌های کلیدی مغز در فرآیند ادراک زمان هستند. این ساختارها از یک شبکه از نورون‌ها تشکیل شده‌اند که به طور پیوسته با قشر پیش‌پیشانی و دیگر بخش‌های مغز ارتباط دارند. یکی از مهم‌ترین نقش‌های عقده‌های قاعده‌ای تنظیم جریان دوپامین است. دوپامین به عنوان یک نوروترنسمیتر کلیدی در تنظیم زمان‌بندی فعالیت‌های عصبی عمل می‌کند.

۲.۱. مدولاسیون دوپامین

دوپامین به تنظیم شدت و دقت دریافت زمان کمک می‌کند. به عنوان مثال، زمانی که سطح دوپامین افزایش می‌یابد، افراد تمایل به ادراک سریع‌تر زمان دارند (یعنی احساس می‌کنند زمان سریع‌تر می‌گذرد). برعکس، کاهش سطح دوپامین می‌تواند منجر به ادراک کندتر زمان شود. این تغییرات در سطح دوپامین با بیماری‌هایی مانند پارکینسون و اسکیزوفرنی مرتبط هستند.

۳. نقش مخچه در اندازه‌گیری دقیق زمان

مخچه به عنوان مرکز هماهنگی حرکات بدن، در پردازش زمان‌های کوتاه (میلی‌ثانیه‌ها) نقش حیاتی دارد. نورون‌های مخچه از الگوهای زمانی دقیق استفاده می‌کنند تا حرکات بدن را هماهنگ کنند. به طور خاص، مخچه در هماهنگی و تنظیم فواصل زمانی مرتبط با حرکت، و همچنین در پردازش ورودی‌های حسی و پاسخ‌های حرکتی، اهمیت زیادی دارد.

۳.۱. پردازش‌های همزمان در مخچه

مخچه از دو نوع نورون اصلی استفاده می‌کند: سلول‌های پورکنژ (Purkinje Cells) و نورون‌های عمقی مخچه. این سلول‌ها در پاسخ به ورودی‌های حسی و حرکت‌های بدن، به طور دقیق فواصل زمانی را اندازه‌گیری و تنظیم می‌کنند. سیگنال‌های زمانی از مخچه به عقده‌های قاعده‌ای و قشر پیش‌پیشانی ارسال می‌شود تا هماهنگی بین حرکت و ادراک زمانی حفظ شود.

۴. نقش قشر پیش‌پیشانی و قشر آهیانه‌ای

قشر پیش‌پیشانی (Prefrontal Cortex) و قشر آهیانه‌ای (Parietal Cortex) به عنوان مراکز پردازش اطلاعات زمانی در مغز شناخته می‌شوند. قشر پیش‌پیشانی به طور خاص در وظایفی مانند توجه به زمان، پیش‌بینی و برنامه‌ریزی فعالیت‌های زمانی نقش دارد. قشر آهیانه‌ای نیز در پردازش اطلاعات زمانی مرتبط با محرک‌های محیطی، مانند فاصله بین صدای ضربان‌های مکرر، دخیل است.

۴.۱. حافظه کاری و زمان

حافظه کاری (Working Memory) که به شدت به قشر پیش‌پیشانی وابسته است، به ما کمک می‌کند فواصل زمانی را به خاطر بسپاریم و آن‌ها را در فرآیندهای شناختی خود اعمال کنیم. نورون‌های قشر پیش‌پیشانی به صورت الگوهای زمانی خاص فعالیت می‌کنند تا اطلاعات مربوط به فاصله‌های زمانی را حفظ کنند و به ما اجازه دهند که با دقت فعالیت‌های زمان‌بندی شده را انجام دهیم.

۵. نوروترنسمیترها و ارتباطات عصبی

نوروترنسمیترهای متعددی در دریافت زمان نقش دارند، از جمله:

۵.۱. دوپامین (Dopamine)

دوپامین به عنوان مهم‌ترین نوروترنسمیتر، نقش کلیدی در تنظیم ادراک زمان دارد. این نوروترنسمیتر از طریق مسیرهای عقده‌های قاعده‌ای و قشر پیش‌پیشانی به مغز کمک می‌کند تا اطلاعات زمانی را به درستی پردازش کند. تغییرات سطح دوپامین می‌تواند بر دقت و سرعت ادراک زمان تأثیر بگذارد.

۵.۲. گلوتامات (Glutamate)

گلوتامات به عنوان یک نوروترنسمیتر تحریک‌کننده، در مدارهای عصبی مرتبط با پردازش زمان، به ویژه در مخچه و قشر آهیانه‌ای، نقش دارد. این نوروترنسمیتر به تقویت سیگنال‌های زمانی و انتقال دقیق اطلاعات به بخش‌های مختلف مغز کمک می‌کند.

۵.۳. سروتونین (Serotonin)

سروتونین با تنظیم خلق و خو و توجه، به طور غیرمستقیم در ادراک زمان نقش دارد. مطالعات نشان داده‌اند که سطح سروتونین می‌تواند بر چگونگی درک زمان، به ویژه در شرایط استرس یا اضطراب، تأثیر بگذارد.

۶.۳. هماهنگی بین بخش‌های مغزی

ادراک زمان نتیجه هماهنگی پیچیده میان تمامی این بخش‌های مغزی است. به طور خلاصه، اطلاعات حسی از طریق مخچه و قشر آهیانه‌ای پردازش می‌شود، در حالی که عقده‌های قاعده‌ای با کمک دوپامین، مدارهای زمانی را تنظیم و هماهنگ می‌کنند. قشر پیش‌پیشانی وظیفه پیش‌بینی و برنامه‌ریزی فعالیت‌های زمانی را بر عهده دارد و در نهایت، همه این فرآیندها با یکدیگر هماهنگ می‌شوند تا تجربه ادراک زمان در مغز ما به وجود آید.

منبع برای هنری مولیسون (H.M.):

• Kandel, E. R., Schwartz, J. H., & Jessell, T. M. (2012). Principles of Neural Science. McGraw-Hill Education.
• Corkin, S. (2013). Permanent Present Tense: The Unforgettable Life of the Amnesic Patient, H.M. Basic Books.

منبع برای یوجین پولی (E.P.):

• Squire, L. R., & Wixted, J. T. (2011). The Cognitive Neurosciences. MIT Press.
• The case of Eugene Pauly is detailed in various works by neuroscientist Larry Squire, including publications on amnesia and memory systems.

منابع علمی

• Coull, J. T., Cheng, R. K., & Meck, W. H. (2011). Neuroanatomical and neurochemical substrates of timing. Neuropsychopharmacology, 36(1), 3-25.
• Buhusi, C. V., & Meck, W. H. (2005). What makes us tick? Functional and neural mechanisms of interval timing. Nature Reviews Neuroscience, 6(10), 755-765.
• Ivry, R. B., & Spencer, R. M. (2004). The neural representation of time. Current Opinion in Neurobiology, 14(2), 225-232.
• Gibbon, J., Church, R. M., & Meck, W. H. (1984). Scalar timing in memory. Annals of the New York Academy of Sciences, 423(1), 52-77.
• Wittmann, M. (2013). The inner experience of time. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 369(1637), 20130379.