Sind die Feiertage so schnell vergangen? Vielleicht liegt es daran, dass mein Gehirn nicht erwartet hat, dass es so gut ist …

Klassenkameraden, die Winterferien sind fast vorbei. Natürlich haben viele von Ihnen bereits mit der Schule begonnen. Haben Sie bei so viel Spaß das Gefühl, dass die Zeit wie im Flug vergeht? Tatsächlich könnte es sich hierbei um einen Vorhersagefehler des Gehirns handeln. Wenn Sie mehr positive Anregungen erhalten als erwartet, werden Sie das Gefühl haben, dass die Zeit schneller vergeht.

Unser Zeitgefühl mag die Grundlage aller Erfahrungen und Verhaltensweisen sein, aber dieses Gefühl ist ein instabiles subjektives Gefühl, das sich sogar wie ein Schwamm ausdehnen oder zusammenziehen kann. Stimmungen, Musik, Dinge, die um uns herum geschehen, und Veränderungen unserer Aufmerksamkeit können unsere Wahrnehmung der Zeit verändern und den Eindruck erwecken, als würde sie schneller oder langsamer vergehen. Wenn wir zum Beispiel ein wütendes Gesicht betrachten, empfinden wir die Zeit als langsamer vergehend, als wenn wir ein ausdrucksloses Gesicht betrachten. Dieser Unterschied in der Wahrnehmung besteht auch beim Vergleich von Bildern von Schmetterlingen und Spinnen sowie von Blau und Rot. Es gibt ähnliche Erfahrungen im Leben: Je ängstlicher man ist, desto langsamer kocht das Wasser im Topf, und glückliche Zeiten vergehen immer im Handumdrehen.

Als Antwort auf die Frage „Was verlängert und komprimiert unsere Zeitwahrnehmung?“ schlugen die Forscher Ido Toren, Kristoffer Aberg und Rony Paz vom Weizmann Institute of Science in Israel in einer im August letzten Jahres in Nature Neuroscience veröffentlichten Studie eine neue Erkenntnis vor. Lange Zeit ging man davon aus, dass wir durch Belohnungen und Bestrafungen lernen und dass die Mechanismen dahinter mit unserer Zeitwahrnehmung zusammenhängen. Nun haben die drei Forscher Beweise gefunden, die diese Ansicht stützen. Die Studie ergab außerdem, dass das Gehirn ständig vorhersagt und antizipiert, was in der Zukunft passieren wird, und dass dieses Verhalten unsere Zeitwahrnehmung bestimmt.

„Jeder kennt das Sprichwort ‚Glückliche Zeiten sind kurzlebig‘, aber die vollständige Aussage ist wahrscheinlich differenzierter: Wenn Sie glücklicher sind als erwartet, ist dies nur von kurzer Dauer“, sagt Sam Gershman, ein kognitiver Neurowissenschaftler an der Harvard University.

Zeit und Lernen

Für das Gehirn stellt „Zeit“ kein Ding dar. Verschiedene Gehirnregionen verlassen sich bei der Zeiterfassung auf unterschiedliche neuronale Mechanismen, und die neuronalen Mechanismen, die das Zeitgefühl steuern, ändern sich in unterschiedlichen Situationen.

Die Forschung der letzten Jahrzehnte hat gezeigt, dass Dopamin eine entscheidende Rolle bei unserer Zeitwahrnehmung spielt. Dopamin hat zahlreiche Auswirkungen auf unsere Zeitwahrnehmung, die sogar miteinander in Konflikt geraten und Verwirrung stiften können. Einige Studien haben ergeben, dass ein Anstieg des Dopaminspiegels die biologische Uhr des Tieres beschleunigt, was dazu führt, dass das Tier die Geschwindigkeit der vergehenden Zeit überschätzt. andere Studien haben ergeben, dass Dopamin das Gehirn dazu veranlasst, den Ablauf von Ereignissen zu komprimieren, wodurch die Zeit scheinbar schneller vergeht; und andere Studien haben ergeben, dass beide Effekte je nach Kontext des Ereignisses existieren.

Der Zusammenhang zwischen Dopamin und Zeitwahrnehmung ist für Forscher von großem Interesse, teilweise aufgrund der Funktionen von Dopamin bei Belohnungs- und Verstärkungslernen. Wenn wir beispielsweise eine unerwartete Belohnung erhalten (d. h., wir machen einen Vorhersagefehler), steigt der chemische Stoff Dopamin an und dieses Belohnungssignal veranlasst uns, unser bisheriges Verhalten fortzusetzen.

Es ist kein Zufall, dass Dopamin für die Zeitwahrnehmung und Lernprozesse gleichermaßen wichtig ist. Drogen wie Methamphetamin und neurologische Erkrankungen wie die Parkinson-Krankheit verändern diese beiden Prozesse und verändern auch die Dopaminsekretion.

Beim Lernen selbst handelt es sich um einen Prozess, bei dem Verhalten und Ergebnisse miteinander verknüpft werden. Dies erfordert die rechtzeitige Verknüpfung eines Ereignisses mit einem anderen. „Tatsächlich ist der Kern des bestärkenden Lernmechanismus die Zeitinformation“, sagte der Neurowissenschaftler Joseph Paton.

Allerdings ist es Wissenschaftlern noch nicht klar, wie Lernen und Zeitwahrnehmung im Gehirn integriert sind und welche Bereiche an diesem Prozess beteiligt sind. Tatsächlich „wurden diese beiden Bereiche traditionell völlig getrennt voneinander untersucht“, sagt Martin Wiener, Psychologe an der George Mason University in Washington, D.C. „Niemand hat gefragt: ‚Wenn Lernen und Zeitwahrnehmung beide dasselbe Neurotransmittersystem verwenden, wie beeinflussen sie sich dann gegenseitig?‘“

Die Auswirkungen von Prognosefehlern

Der Artikel in Nature Neuroscience geht dieser Frage ausführlicher nach. In der Studie sahen die Probanden zwei Zahlen nacheinander auf einem Bildschirm aufblinken, normalerweise gefolgt von einer Null und einer weiteren. Gelegentlich erschien jedoch zufällig eine positive oder negative Ganzzahl als zweite Zahl auf dem Bildschirm: Wenn sie positiv war, erhielt der Teilnehmer einen Bonus, wenn sie jedoch negativ war, wurde der Bonus abgezogen. Im Experiment variierte die Dauer der Anzeige der zweiten Zahl und die Versuchspersonen mussten angeben, welche Zahl länger angezeigt wurde.

Die Ergebnisse zeigten, dass der Reiz bei den Probanden länger anhielt, wenn etwas Gutes und Unerwartetes passierte (was die Forscher als „positiven Vorhersagefehler“ bezeichneten). Unangenehme Ergebnisse (negative Vorhersagefehler) führen dazu, dass das Gehirn diese Erfahrungen als flüchtiger wahrnimmt. „Das zeigt uns im Wesentlichen, dass unsere Zeitwahrnehmung systematisch davon beeinflusst wird, wie überrascht wir vom Ergebnis sind“, sagte Matthew Matell, Psychologe an der Villanova University.

Das Forschungsteam zeigte, dass die Verzerrung der Zeitwahrnehmung umso größer ist, je größer der Vorhersagefehler ist. Sie erstellten ein bestärkendes Lernmodell, das die Leistung jedes Probanden bei der Aufgabe vorhersagen konnte. Sie führten bei den Probanden auch Gehirnscans durch, um die Auswirkungen im Putamen zu verfolgen, einer Gehirnregion, die an Funktionen wie dem motorischen Lernen beteiligt ist. Obwohl weitere Experimente erforderlich sind, um die genauen Wirkmechanismen (und die Rolle von Dopamin) zu bestimmen, hat die Forschung Auswirkungen auf Modelle sowohl des Lernens als auch der Zeitwahrnehmung.

Auswirkungen neurologischer Ermüdung

Wenn wir als Reaktion auf äußere Reize unsere Zeitwahrnehmung verlängern oder verkürzen, kann sich auch unser Gefühl dafür ändern, wie nahe wir bestimmten Handlungen und Ergebnissen sind, was wiederum die Geschwindigkeit beeinflussen kann, mit der wir die Zusammenhänge zwischen diesen Dingen erlernen. Bowen Fung, ein ehemaliger Postdoktorand am Caltech, sagt, der mit Vorhersagefehlern verbundene Zeiteffekt lege auch nahe, dass „diese zusätzliche Funktion notwendig ist, damit bestärkende Lernmodelle genau widerspiegeln, was passiert.“

„Für zukünftige Modellierer oder Menschen, die ihr Verständnis des Gehirns vertiefen möchten, ist es eine Herausforderung, die Wechselwirkung zwischen diesem zeitlichen Effekt und dem bestärkenden Lernen zu berücksichtigen“, sagte Matell. Gershman und sein Doktorand John Mikhael haben sich dieser Herausforderung gestellt und arbeiten an der Entwicklung eines Lernmodells, das mentale Vorhersagen verbessert, indem es den Zeitfluss im Gehirn adaptiv anpasst.

Doch Vorhersagefehler sind nicht der einzige Faktor, der unser Zeitgefühl prägt. Eine im vergangenen September im Journal of Neuroscience veröffentlichte Studie ergab, dass Teilnehmer, die wiederholt kurzen Stimulationen ausgesetzt waren, dazu neigten, die Dauer etwas längerer Intervalle zu überschätzen. Der Studie zufolge könnte dies daran liegen, dass in diesem Zusammenhang Neuronen, die auf kurzfristigere Stimulation empfindlich reagieren, ermüden, wodurch Neuronen, die auf länger anhaltende Stimulation empfindlich reagieren, die Art und Weise dominieren, wie nachfolgende Stimulation wahrgenommen wird. In ähnlicher Weise unterschätzten die Teilnehmer nach wiederholter Exposition gegenüber langzeitiger Stimulation die Dauer etwas kürzerer Intervalle.

Je stärker die Neuronen in einer Gehirnregion namens Gyrus supramarginalis (SMG) ermüdet sind, desto größer ist die zeitliche Verzerrung. Bildnachweis: Hayashi und Ivry

„Indem wir den Kontext ändern, in dem die Reize präsentiert werden, können wir tatsächlich manipulieren, wie die Probanden diese Zeitspannen wahrnehmen“, sagt Masamichi Hayashi, ein kognitiver Neurowissenschaftler am National Institute of Information and Communications Technology in Japan. Scans der Gehirnaktivität deuteten darauf hin, dass ein Bereich im rechten Parietallappen für dieses subjektive Zeitempfinden verantwortlich ist. Hayashi führte die Studie zusammen mit Richard Ivry von der University of California, Berkeley, durch.

Hayashi und Ivry konzentrierten sich zusammen mit den drei Weizmann-Wissenschaftlern auf völlig unterschiedliche Gehirnregionen und Mechanismen, doch beide Studien beobachteten eine wechselseitige Wirkung auf die Zeitwahrnehmung des Gehirns. Dies verdeutlicht einerseits, wie vielfältig die zeitlichen Vorgänge im Gehirn sind. Andererseits, so Hayashi, habe der rechte Parietallappen funktionelle und anatomische Verbindungen zum Putamen, so dass es vielleicht die Interaktion zwischen beiden sei, die die integrierte Zeitwahrnehmung bilde.

Alle Regelmäßigkeiten und Berechnungen, die diese (oder andere) Interaktionen ermöglichen, könnten unserer Zeitwahrnehmung zugrunde liegen. Doch bis diese Regeln und Berechnungen festgelegt sind, können Wissenschaftler zur Bestimmung der Uhrzeit nur im Voraus auf die Uhren schauen.

Quelle: Global Science

Geschrieben von Jordana Cepelewicz

Übersetzung: Fan Yifei

Originallink:

https://www.quantamagazine.org/reasons-revealed-for-the-brains-elastic-sense-of-time-20200924/

Die Bilder in diesem Artikel mit dem Wasserzeichen „Science Popularization China“ stammen alle aus der Copyright-Galerie. Der Nachdruck der Bilder ist nicht gestattet.