これがあなたの脳が時間を知る方法です

あなたの心は絶えず計算しています。話すリズム、次のおやつまでの時間、テキスト メッセージ間のひどい間。これらすべてを計算しなければ、友人の動機を誤解したり、(恐ろしいことに) ドーナツの時間を逃したりします。では、あなたの賢い頭脳はどのようにしてあなたの人生をシームレスに計算しているのでしょうか。

神経科学者たちは、正確な神経ダンスをまだ完全には理解していません。しかし、頭蓋骨の 1 つの領域だけを指すことはできないことは研究者は知っています。

灰白質のさまざまな部分はさまざまなタイミングのタスクに反応し、脳画像化によってどの領域が何をするかを解析できるようになりました。音楽のフレーズに合わせてドラムを叩くことから講義の長さを把握することまで、これらの専門領域は連携して私たちの時間認識を形成します。

1. ストップウォッチ

脳がフライドポテトの匂いなど、周囲から信号を感知すると、補足運動野 (SMA) がタイマーとして機能します。刺激が長く続くほど、その活動が増加します。外部信号が続く限り、SMA 内のニューロンが発火し、脳の他の領域に情報を保持します。

2. 記憶中枢

短期記憶がなければ、時間を見積もることはできません。短期記憶は、額のすぐ後ろの右下前頭皮質にあります。たとえば、赤ちゃんの泣き声の長さを数えるには、この領域で音の開始と終了を追跡します。記憶がなければ、泣き声の始まりは、ほんの数秒後には脳から消えてしまいます。

3. シーケンスソーター

人間が生産的であるためには、一連の物事の順序を認識できなければなりません。単語の音節、ラインダンスのステップ、朝の着替えのプロセスはすべて、決まった順序で起こります。MRI の研究では、私たちがこれらのことを整理しているとき、脳の海馬が光り、活動の合図となります。

4. ビートキーパー

小脳は筋肉の動きを調整するので、あらゆる種類のタイミング作業、特にリズムの維持に関与しています。研究対象者の場合、リズムをタップするなどの予測タイミング作業中に、この領域がミラーボールのように点灯します。タップの間隔をどのくらいにするか決めるのに役立ちます。

5. 報酬カウンター

チョコレートが好きな人は、チョコレートが出てくるとわかっていれば、しばらく待つだろう。それは、基底核と呼ばれる奇妙な形をしたニューロンの塊、つまり核のおかげである。この核は、遅延割引と呼ばれるプロセスを司り、得られる利益に応じて、どれくらい待つべきか、あるいは待つ必要がないかを教えてくれる。

数十億の時計が刻々と進む

神経科学者たちは、細胞の塊がどうやって時間を追跡しているのかについて、いまだに議論を続けている。集団時計理論と呼ばれる最新の考え方では、脳の中心部の灰白質の塊ではなく、脳全体のニューロンが絶えず時を刻んでいると示唆している。刺激（たとえば、仕事場への歩き始め）がニューロンの発火を誘発し、点灯した細胞のパターンが経過時間を示す。各回路は独自の時計として機能し、経路に 1 つのクラスターが割り当てられ、通過する車に別のクラスターが割り当てられるなど、頭の中に無数のタイマーが作成される。科学者は、脳のさまざまな領域がこれらの回路を読み取るため、同時に道路を渡り、音楽を聴き、テキストを送信できると考えている。

この記事はもともと、2017 年 9 月/10 月号の「Popular Science の Mysteries of Time and Space」に掲載されました。