Мозг обрабатывает время в три этапа: от простого замера до субъективного ощущения

Человек смотрит на мигающий круг на экране. Круг гаснет. Нужно ответить: он горел дольше или короче, чем полсекунды? Задача проста. Но то, что происходит в голове в этот момент, оказалось сложнее, чем предполагали учёные десятилетиями.

Исследователи давно знают, какие области мозга активируются, когда человек оценивает продолжительность события. Известно, что группы нейронов отвечают на определённые интервалы времени и что эти клетки часто организованы в карты, где сходные по настройке нейроны расположены близко друг к другу. Но оставалось неясным, как физическая характеристика — длительность вспышки света — превращается в абстрактное ощущение «долго» или «коротко».

Нейробиологи Валерия Чентанино, Джанфранко Фортунато и Доменика Буэти из Международной школы перспективных исследований в Италии провели эксперимент с тринадцатью добровольцами. Участников сначала обучили запоминать эталонную длительность в полсекунды. Затем им показывали размытые мерцающие круги — каждый на экране от 0,2 до 0,8 секунды. После исчезновения круга нужно было нажать кнопку: дольше или короче, чем полсекунды? Всё это время активность мозга записывал сверхмощный томограф с напряжённостью магнитного поля 7 тесла — намного сильнее стандартных больничных сканеров.

Обработка времени, как выяснилось, происходит в три этапа, распределённых по коре головного мозга.

Первый этап — в затылочных зрительных областях в задней части головы, куда сигнал от глаз поступает первым. Здесь нейроны действуют как простые таймеры. Они сильнее всего реагируют на самые длинные интервалы, и их активность нарастает пропорционально тому, как долго круг горит на экране. На этом этапе мозг просто кодирует физическую продолжительность события.

Второй этап — в теменных и премоторных областях, ближе к верху и середине головы. Здесь исследователи обнаружили полноценную топографическую карту времени. Нейроны в этих зонах настраиваются на весь диапазон предъявляемых длительностей. Одни клетки откликаются только на короткие вспышки, другие — на средние, третьи — на длинные. Они организованы в кластеры в зависимости от предпочитаемого интервала. На этом этапе мозг считывает точную длительность события.

Третий этап — в лобных областях, включая переднюю островковую долю и добавочную моторную область. Здесь нейроны не представляют весь диапазон времени. Вместо этого они показывают сильное предпочтение к средней длительности — близкой к той самой половине секунды, которую участники запомнили как эталон. Эта центральная настройка оказалась границей, которую мозг использует, чтобы решить: «коротко» или «длинно».

Активность в лобных областях совпадала с субъективными границами каждого участника — точкой, где он переключался с ответа «короче» на «дольше». То есть именно здесь сырая мера времени превращается в личную категорию. Как пишут авторы, восприятие времени — не единый процесс, а результат множества этапов обработки, распределённых по коре, где каждый вклад различен: от кодирования физической длительности до конструирования субъективного ощущения.

Дополнительные детали подтвердили картину. В моторных областях левого полушария — участники нажимали кнопку правой рукой — обнаружилось предпочтение к самым коротким интервалам. Это, полагают учёные, связано не с измерением времени, а с подготовкой к физическому движению сразу после появления стимула. А в добавочной моторной области произошло неожиданное разделение: задняя половина содержала клетки, настроенные на весь диапазон длительностей (как на втором этапе), а передняя — те самые граничные клетки, классифицирующие время как короткое или длинное. В одном регионе нашёлся «центр интеграции», где объективное и субъективное время сходятся вместе.

Исследование ограничено зрительным восприятием — неизвестно, работает ли тот же путь для звуков или прикосновений. Но оно даёт ясную картину того, как мимолётная вспышка света превращается в сознательное ощущение: как специализированный конвейер внутри головы сначала замеряет событие, потом классифицирует его, а затем присваивает ему субъективное значение.

Вопрос, который остаётся без ответа: если лобные области, отвечающие за классификацию времени, могут менять свои настройки в зависимости от задачи, то можно ли сознательно обучить мозг воспринимать «длинное» как «короткое» — и значит ли это, что ощущение времени пластично и поддаётся тренировке?