時間の科学：脳はどうやって時間を追跡するのか

要約

本記事では、時間の科学と脳が時間を追跡する方法について探求します。循環リズムの概念と時間生物学の分野について掘り下げ、脳内の異なる時間維持システムと、睡眠、覚醒、時間の追跡を助ける方法についても説明します。さらに、外部の手がかりの役割と、それらが私たちの日常行動を微調整する方法について検討します。最後に、時間が主観的なのかどうか、そしてそれが私たちの時間の知覚にどのように影響するのかについて考えます。

循環リズムの概念と時間生物学

1960年、洞窟探検家のミシェル・シフは、光や時計のない状態で数ヶ月間孤立し、自身の体が規則的な睡眠-覚醒サイクルを維持していたことを発見しました。このサイクルは循環リズムとして知られ、ホルモン分泌から食品や薬品の処理まで、私たちの体の多くの側面に影響を与えます。これらの変化を研究する科学の分野を時間生物学と呼びます。

脳内の時間維持システムとその連携

私たちの脳は、時間を追跡するための相互に連携した時間維持システムを含んでいます。これらの時間維持システムには、経過した秒数を教えてくれるストップウォッチ、一日の時間を数える時計、季節を通知するカレンダーが含まれます。それぞれの時間維持システムは、異なる脳の領域に位置しており、最も原始的な時計は視交叉上核（SCN）にあります。SCNは、CLまたはclockとして知られるタンパク質に依存し、これらは一日中蓄積し、PEという別のタンパク質を作り出します。十分なPERが蓄積すると、clockを作る遺伝子を無効にし、私たちを眠らせます。clockは低下し、PER濃度も再び低下し、clockが上昇してサイクルを再開することができます。

外部の手がかりが日常行動を微調整する役割

私たちの脳には内部時計がありますが、外部の手がかりであるZeitgeberにも依存しています。これらの手がかりには、光、食べ物、騒音、温度などが含まれます。たとえば、自然な朝の光は、外の世界で何が起こっているかをSCNに伝えて私たちを起こすのに役立ちます。次に、視床下部は、睡眠を誘発するホルモンであるメラトニンの産生を停止し、脳全体でバソプレシンやノルアドレナリンの産生を増やして、私たちの睡眠サイクルを制御します。夜間の明るい画面は、これらの信号を混乱させて、睡眠を妨げる可能性があります。

脳内の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1つには、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があります。私たちの大脳皮質や他の脳領域の神経細胞は、予測可能なループで通信することがあり、大脳皮質は、どのくらいの時間が経過したかを正確に判断するためにこれを使用します。これにより、私たちの時間の知覚が生まれます。

時間の主観的性質と知覚に与える影響

シフの実験は、孤独で暗い洞窟の生活が彼自身の時間の知覚を歪めていたことを明らかにしました。このことから、時間が主観的なのか、私たちそれぞれが異なる時間を経験しているのかという問いが生じます。答えは明確ではありませんが、外部の手がかりや私たち自身の経験など、さまざまな要因が時間の知覚に影響を与えることが明らかです。

結論

脳には、内部時計と外部の手がかりを含む、時間を追跡するための複雑な時間維持システムがあります。時間は主観的であるかもしれませんが、睡眠、覚醒、ボールをキャッチするなど、私たちの日常行動に重要な役割を果たしています。時間の科学を理解することで、私たちの日常のルーティンを最適化し、全体的な健康を改善することができます。