時間の科学：私たちの脳が時間を追跡する方法

要約

この記事では、私たちの脳が循環リズムと内部ストップウォッチを通じて時間を追跡する方法、外部の刺激である「時計時」と呼ばれるものが私たちの日常行動に与える影響、そして睡眠サイクルを微調整する方法について探求します。

循環リズム：私たちの体内時計

私たちの体には、ホルモン分泌、食物の処理、薬物の影響などに影響を与える自然なリズムがあります。これを循環リズムと呼び、約24時間の周期に基づいています。これらの変化を研究する科学の分野を生体リズム学と呼びます。

循環リズムの仕組み

循環リズムは、脳内の時計システムによって制御されています。最も原始的な時計は視床下部の上視床核（SCN）にあります。CLKと呼ばれるタンパク質が一日中SCNに蓄積され、私たちが起きていることを示す遺伝子を活性化します。彼らはまたPERという別のタンパク質を作ります。十分なPERが蓄積すると、CLKを作る遺伝子を無効にし、私たちはやがて眠りにつきます。時計は低くなり、PER濃度も再び低下し、時計が上昇してサイクルを再開します。

「時計時」が私たちの日常行動に与える影響

私たちのSCNは、光、食物、騒音、温度などの外部の刺激である「時計時」にも頼って、私たちの日常行動を微調整します。たとえば、自然な朝の光は、睡眠を誘発するホルモンであるメラトニンの生成を停止することで私たちを目覚めさせます。午前10時頃、体温が上がり、エネルギーと警戒心が高まります。

内部ストップウォッチと時間の知覚

私たちの脳が時間を追跡する理論の一つは、特定の2つの神経細胞間の通信にかかる時間が常にほぼ同じであるという事実に基づいています。したがって、私たちの大脳皮質や他の脳領域の神経細胞は、予定された、予測可能なループで通信し、大脳皮質は経過した時間を判断するためにこれを利用します。これが私たちの時間の知覚を作り出します。ただし、暗い洞窟に住んでいるなどの外部要因により、時間の知覚が歪むことがあります。これは、ミシェル・シフが彼の実験中に発見したことです。