Das Menschliche Gehirn Als Meister Der Zeit Gesehen

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Die wissenschaftler wissen nicht, wie alles funktioniert, aber sie sind sich ziemlich sicher, dass es drei hauptuhren gibt, die jede bewegung steuern.

Ihr Gehirn ist eine Zeitmaschine mit drei Modi, die alles steuern, von sofortigen Aufgaben wie dem Bewegen bis zur Aufrechterhaltung langer Gedankengänge und letztendlich mit Tag und Nacht.

Das sagen Wissenschaftler. Aber sie haben keine Ahnung, wie das meiste funktioniert.

Die Forscher der Duke University konzentrieren sich auf die wenig verstandene mittlere Zeitzone, in der das Gehirn einige seiner besten Arbeit leistet, fassen diese neuesten Erkenntnisse in einem neuen Artikel in der Zeitschrift zusammen Nature Reviews Neuroscience.

Wissenschaftler haben längst verstanden, dass menschliche und tierische Gehirne teilweise von einer zirkadianen Uhr regiert werden, die uns mit Tag und Nacht synchron hält. Der Rhythmus dieser 24-Stunden-Uhr fördert den nächtlichen Schlaf und ermöglicht vielen Menschen, ohne Hilfe eines Hahns zu erwachen.

Es wird angenommen, dass eine andere Uhr auf Millisekundenebene arbeitet und Bewegung und Sprache steuert. Neben anderen wichtigen Funktionen, die so schnell auftreten, dass wir nicht wirklich darüber nachdenken.

Dazwischen muss jedoch ein dritter Zeitnehmer des Geistes sein, der alle Funktionen unterstützt, die Sekunden bis Minuten erfordern. Niemand ist sich dabei jedoch sicher.

Intervallzeitpunkt

Herzogs Neurowissenschaftler Warren Meck und Catalin Buhusi nennen den mittleren Modus "Intervall-Timing".

"Um Sprache zu verstehen, muss ich nicht nur die Millisekundenintervalle, die zum Zeitpunkt des Stimmenbeginns erforderlich sind, sondern auch die Dauer von Vokalen und Konsonanten verarbeiten", sagte Meck am Freitag. "Um antworten zu können, muss ich das Tempo der Sprache verarbeiten, meine Gedanken kohärent organisieren und zeitnah auf Sie antworten."

Das Intervall-Timing wurde nicht detailliert untersucht. In der Tat kann es sehr schwierig sein, dies zu untersuchen.

Meck hat darüber nachgedacht, seit den achtziger Jahren, aber es wurde wenig gemacht, wie es funktioniert. Er vermutet, dass sich die Intervallzeit nicht an einem einzigen Ort befindet, wie dies bei Geruch, Geschmack und anderen Sinnen der Fall ist. Sogar die zirkadiane Uhr befindet sich in einem Teil des Gehirns.

"Das Intervall-Timing muss jedoch verteilt werden, damit Informationen aus allen Sinnen integriert werden können", sagte Meck heute.

Herauszufinden, wie es funktioniert, kann für das Verständnis des Gehirns wichtiger sein als die räumlichen Verbindungen zwischen verschiedenen Teilen des Gehirns.

"Ich würde behaupten, dass die Zeit grundlegender ist als der Weltraum, weil man einfach die Augen schließen und Erinnerungen zurückerleben kann, indem man in der Zeit zurückgeht", sagt Buhusi, "oder prospektiv in der Zeit vorgehen, um etwas vorherzusagen, ohne die Position im Weltraum tatsächlich zu ändern. "

Der Dirigent und sein Orchester

Theoretiker, von denen angenommen wurde, dass das Intervall-Timing von einer Art biologischer Schrittmacher koordiniert wurde, der Timing-Impulse aussendete.

Der neue Gedanke ist, dass die verschiedenen Teile des Gehirns oszillieren, und alle diese Oszillationen werden von bestimmten Schaltkreisen überwacht und integriert, beispielsweise in den Basalganglien, einem Bereich des Gehirns, der grundlegende Funktionen wie Bewegung steuert.

"Es ist wie ein Dirigent, der das Orchester hört, das aus einzelnen Musikern besteht", erklärt Buhusi. "Dann synchronisiert der Dirigent mit dem Takt seines Taktstocks das Orchester, so dass die Zuhörer einen koordinierten Klang hören."

Das neue Papier von Meck und Buhusi listet die verschiedenen Herausforderungen auf, mit denen der Intervallzeitmechanismus durchbrochen werden kann, und skizziert die verwendeten Techniken. Wie bei vielen Versuchen, das Gehirn zu verstehen, untersuchen die Forscher, was passiert, wenn es nicht mehr normal funktioniert.

"Wenn Parkinson-Patienten ihre Medikamente einnehmen, ist die Zeit ganz normal", sagte Meck. "Aber als ihre Medikamente nachlassen, können wir sehen, dass sich ihre Uhr verlangsamt, wenn sie ihre Gehirnsignale aufzeichnen."

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