Beyin zamanı nasıl algılar?

Bir şarkının ritmik temposunu dinlerken veya trafik ışığının yeşile dönmesini beklerken beyinde neler oluyor? İlk kez, bir görüntüleme çalışması, insan beyninin belirli bir bölgesinde, sözde tamamlayıcı motor alanı (SMA) olarak adlandırılan bir zaman haritasının var olduğunu gösteriyor.SISSA Profesörü Domenica Bueti liderliğindeki ekip tarafından yürütülen ve PLOS Biology'de yayınlanan çalışma , serebral korteksin motor hazırlık ve zaman algısı için önemli bir bölgesi olan SMA'nın farklı kısımlarının farklı sürelere öncelikli olarak yanıt verdiğini gösteriyor. Benzer sürelere yanıt veren SMA kısımları, ön-arka uzamsal eğime göre kortikal yüzeyde yakın uzamsal yakınlıkta bulunuyor.

SMA'nın en ön kısımları en kısa süre (200 ms) boyunca oldukça aktifken , en arka kısımlar en uzun süre (3 sn) boyunca aktiftir, ara süreler bu uçlar arasında korteksin aktivasyonuna yol açmıştır. SISSA ile Japonya, İsviçre ve Hollanda'daki araştırma kurumları arasındaki iş birliğinin sonucu olan bu yeni bulgular, zaman algısının altında yatan hesaplama mimarisi hakkında fikir edinmek için önemlidir ve ayrıca zamansal bilişin incelenmesine yeni bakış açıları açar.

Zamanın temsili

"Topografya, yani benzer uyaran özelliklerini işleyen nöronların sinir sisteminde komşu pozisyonlarda yer alması, beyinde duyusal ve motor bilgileri temsil etmek için yaygın olarak kullanılan bir kodlama mekanizmasıdır. Örneğin, birincil somatosensoriyel korteksimizde bir vücut haritası vardır. Bu haritada, elden ve bilekten dokunsal bilgi alan korteks kısımları, ayak parmağından bilgi alan kısımlara kıyasla komşudur," diyor Domenica Bueti. "Bulgularımız, zaman gibi maddi olmayan bir şey için de topografik bir temsilin var olduğunu gösteriyor." İnsanlarda ve diğer hayvanlarda yürütülen önceki çalışmalar, SMA'nın zaman algısına dahil olduğunu göstermiştir. Ancak, bu önceki çalışmaların hiçbiri zamansal bilginin bu alanda nasıl temsil edildiğini açıklamamıştır.

"Çalışmamızla, SMA'da zamanın topografya ve süre ayarlaması yoluyla temsil edildiğini gösteriyoruz. Birincisi, daha önce de söylediğimiz gibi, benzer sürelere yanıt veren SMA bölümlerinin kortikal yüzeyde yakın uzamsal yakınlıkta olduğu gerçeğine atıfta bulunur." İkincisi süre ayarlamasıdır: "Sonuçlarımız, SMA'nın farklı bölümlerinin belirli sürelere, yanıtın tercih edilen süre için daha büyük ve tercih edilenden uzak süreler için giderek daha zayıf olacak şekilde tercihli olarak yanıt verdiğini göstermektedir. Dahası, zamansal haritaların algıyla bağlantılı olduğunu gösteriyoruz: yani, SMA'daki harita ne kadar iyiyse, süre algısı o kadar doğru ve kesindir. SMA zamanı bu şekilde temsil eder."

Son teknoloji bir çalışma

Araştırma, Lozan'daki Ecole Polytechnique Federale'de bulunan ultra yüksek alanlı yani 7 Tesla'da fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ile yürütüldü. Çalışma sırasında, iki grup sağlıklı gönüllü, görsel uyaranların zamansal ayrım görevini gerçekleştirdi, yani bilgisayar ekranında 200 milisaniyeden 3 saniyeye kadar değişen sürelerde sırayla gösterilen iki görüntü. Her gönüllü, iki görüntüden hangisinin daha uzun süre sunulacağına karar vermek zorundaydı. Gönüllüler görevi gerçekleştirirken, beyin aktiviteleri fMRI ile kaydedildi.

"Bu, gerçekleştirilmesi uzun zaman alan son derece karmaşık bir çalışmaydı ve SISSA'nın yanı sıra Osaka Üniversitesi, Sussex Üniversitesi, Lozan Federal Politeknik Üniversitesi, Amsterdam Kraliyet Sanat ve Bilim Akademisi, Lozan Üniversitesi ve Tokyo Araya Inc.'den araştırmacılar da yer aldı," diye açıklıyor Domenica Bueti.

Zamanı algılamak: Doğuştan gelen bir olgu mu, yoksa sonradan kazanılan bir olgu mu?

Bu bulgulardan birçok ilginç soru ortaya çıkıyor. Domenica Bueti şöyle diyor: "Şimdi bu zaman haritasının fiziksel zamanı mı yoksa algılanan zamanı mı temsil ettiğini anlamamız gerekiyor. Harita, algılanan süre değiştikçe değişiyor mu? Bir gözlemci ekranda bir saniye boyunca fiziksel olarak gösterilen bir uyaranı daha uzun (örneğin bir buçuk saniye) veya daha kısa (örneğin 800 milisaniye) olarak algılarsa harita değişiyor mu? Ve doğumda haritalar var mı? Yoksa bunlar deneyim ve eğitimin yan ürünü mü? Bunlar gelecekteki araştırmalarımızda araştırmak istediğimiz önemli ve ilgi çekici sorular.^[1]"