Открыта новая роль дофамина: он отвечает за восприятие времени
Дофамин, который еще называют молекулой удовольствия, ответственен за мотивацию и играет ключевую роль в процессах, связанных с достижением цели. Последние исследования показали, что он также влияет на то, как мы воспринимаем время. Ученые считают, что это открытие изменит наш подход к обучению. Почему — объясняет журналистка Quanta Magazine.
Наше чувство времени составляет основание всего нашего опыта, но это основание очень изменчиво: время то растягивается, то сжимается, как гармошка. Эмоции, события и жизненные обстоятельства могут как ускорить течение времени, так и замедлить его. Нам кажется, что сердитые лица остаются на экране дольше, чем нейтральные, пауки — дольше, чем бабочки, а красный цвет — дольше, чем синий. Когда мы ждем, время тянется медленно, а когда развлекаемся — летит быстро.
В статье, опубликованной в прошлом месяце в журнале Nature Neuroscience, трое исследователей из Института Вейцмана в Израиле представили новые данные о том, какие факторы влияют на наше восприятие времени. Они привели доказательства существования связи между восприятием времени и системой вознаграждения и наказания и продемонстрировали, что восприятие времени зависит от ожиданий.
«Каждый знает, что, когда нам весело, время летит назаметно, — говорит исследователь в области когнитивной нейробиологии Самюэль Гершман из Гарвардского университета. — Но если быть более точным, время летит, когда мы веселимся больше, чем ожидали».
Время учиться
Мозг не рассматривает время как нечто единое. В его восприятии задействованы разные участки мозга и разные нейронные механизмы.
Ученые установили, что нейромедиатор дофамин играет ключевую роль в восприятии времени. Но единого мнения насчет того, какое именно влияние он оказывает, до сих пор нет.
Некоторые эксперименты показали, что повышение уровня дофамина приводит к ускорению внутренних часов; другие — что дофамин «сжимает» события и делает их более кратковременными; третьи выявили и тот и другой эффект в зависимости от обстоятельств.
Связь дофамина с восприятием времени — настолько интригующее открытие отчасти потому, что этот нейромедиатор также играет очень важную роль в обучении. Получение неожиданного вознаграждения (так называемая ошибка предсказания награды) провоцирует выброс дофамина, который мотивирует нас двигаться дальше.
Ключевая роль дофамина в обучении и восприятии времени — не совпадение. Некоторые наркотические вещества (например, метамфетамин) и неврологические заболевания (например, болезнь Паркинсона) влияют на оба процесса и вызывают изменение уровня дофамина. И само обучение — то есть установление зависимости между действием и результатом — подразумевает связь между событиями во времени.
«В основе обучения с подкреплением лежит информация о времени», — говорит нейробиолог Джозеф Патон из Фонда Шампалимо в Португалии.
Но ученым еще предстоит выяснить, как в мозге связаны (и где именно возникает эта связь) обучение с подкреплением и восприятие времени.
«Эти два явления долгое время изучались по отдельности, — рассказывает психолог Мартин Винер из Университета Джорджа Мэйсона. — Никто не задумывался о том, что обучение с подкреплением и восприятие времени, в которых задействован один и тот же нейромедиатор, могут быть взаимосвязаны».
Сила ошибки предсказания награды
В недавно вышедшей в Nature Neuroscience статье Идо Торен, Кристоффер Аберг и Рони Пас рассказали о своем исследовании этой взаимосвязи.
В ходе эксперимента ученые поочередно показывали участникам на экране две цифры: как правило, два ноля. Обе цифры высвечивались лишь на короткое мгновение, однако вторая цифра каждый раз оставалась на экране в течение разных промежутков времени. Затем испытуемых просили ответить, какая из цифр была на экране дольше. Иногда вместо второго ноля показывалось случайное положительное или отрицательное число. Если число было положительным, участникам давали деньги; если отрицательным — забирали. Как и ожидалось, это повлияло на восприятие продолжительности второго стимула.
Когда происходило неожиданное, но приятное событие (вознаграждение), испытуемым казалось, что стимул длится дольше. Неприятные сюрпризы делали его короче. «Это доказывает, что наше восприятие времени зависит от наших ожиданий», — говорит психолог Мэтью Мэтелл из Университета Виллановы.
Команда ученых продемонстрировала, что величина ошибки предсказания прямо пропорциональна величине погрешности в восприятии времени. С помощью нейровизуализации удалось установить, что в этом механизме задействована область мозга под названием путамен (или скорлупа), которая отвечает за моторное обучение.
Чтобы определить роль дофамина в этом процессе, необходимы дальнейшие исследования, но уже сейчас можно с уверенностью сказать, что эксперимент ученых из Института Вейцмана изменит наше представление как об обучении с подкреплением, так и о восприятии времени.
Собака Павлова знала, что звонок означает не только то, что она получит еду, но и то, что она получит ее незамедлительно. Этот временной компонент часто не учитывался в моделях обучения с подкреплением. А если и учитывался объективный промежуток времени, через который выдается вознаграждение, то субъективное восприятие времени — нет.
Роль в нервной усталости
Пришло время включить в расчеты субъективный элемент. Помимо прочего, растяжение или сжатие времени влияет на восприятие того, как близко или далеко во времени находятся определенные действия и их последствия; это, в свою очередь, может повлиять на то, как быстро усваивается связь между ними. По словам Боуэна Фанга из австралийской команды Behavioural Insights Team, временной компонент также является «одним из факторов, которые необходимо учитывать в моделях обучения с подкреплением, если мы хотим, чтобы они отражали реальное положение вещей».
Гершман и его студент Джон Михаэл сейчас разрабатывают модель обучения с учетом новых открытий.
Но ошибки предсказания награды — не единственный фактор, который влияет на наше восприятие времени. Исследование, результаты которого были недавно опубликованы в «Журнале нейробиологии», показало, что участники, многократно подвергнутые воздействию кратковременного стимула, переоценивали продолжительность более длинных промежутков времени. По мнению ученых, это, вероятно, связано с тем, что нейроны, реагирующие на короткие временные промежутки, устают, и поэтому на то, как воспринимаются дальнейшие стимулы, влияют нейроны, отвечающее за более длинные промежутки.
«Меняя контекст, в котором появляются стимулы, мы можем воздействовать на восприятие временных промежутков», — говорит когнитивный нейробиолог Масамити Хаяси из Национального института информационных и коммуникационных технологий в Японии.
Хаяси и Ричард Иври из Калифорнийского университета в Беркли установили, что за субъективное восприятие времени отвечает одна из областей правой теменной доли.
Хаяси и Иври, в отличие от исследователей из Института Вейцмана, сосредоточили свое внимание на совершенно другом участке мозга. Тем не менее обе команды пришли к выводу о двойственном механизме восприятия времени.
С одной стороны, это показывает, что за восприятие времени могут отвечать разные участки мозга. С другой, как отмечает Хаяси, теменная доля связана с путаменом, поэтому вполне возможно, что их взаимодействие способствует более полному восприятию времени.
Но до тех пор, пока механизм этого взаимодействия не будет установлен, ученым остается только в ожидании смотреть на часы.