Bedste svar
En neurons “membrantidskonstant” er simpelthen en måde at måle, hvor hurtigt en neuron ” s spændingsniveau falder til sin “hviletilstand”, efter at det modtager et indgangssignal.
I fysik og teknik er en “tidskonstant” en måde at beskrive, hvor hurtigt eller langsomt et system reagerer på noget, når reaktion kan beskrives som et eksponentielt henfald.
Radioaktivt henfald er et velkendt eksempel på en tidskonstant. Et element med en 100-årig “halveringstid” vil være 50\% mindre radioaktiv efter 100 år. noget mindre intuitiv “tidskonstant” er hvor lang tid noget tager at komme til 1 / e af sin oprindelige værdi. Den matematiske konstant “e” er omkring 2,7 og 1 / e = 0,368, så et radioaktivt element med en tid konstant på 100 år vil være på 37\% af dens oprindelige intensitet efter 100 år.
Neuroner har tidskonstanter på omkring 5 – 20 millisekunder (ms), hvilket betyder, at efter en neuron re modtager et indgangssignal (eller “spike”) fra en anden neuron, dens spænding vil hoppe hurtigt op og derefter henfalde til 37\% over sin hviletilstand efter 5 – 20 ms (afhængigt af den nøjagtige tidskonstant).
Dette billede viser, hvordan en indgående neural spids ser ud (øverste plot), og hvordan “EPSP” (excitatorisk postsynaptisk potentiale) ser ud (bundplot). Du kan se, at EPSP stiger hurtigt efter indgangsspidsen og falder til omkring 37\% af dens spænding efter omkring 10 ms.
Quora-bidragyder og neurovidenskab Shreejoy Tripathy skabte et stort plot af membran-tidskonstanter for mange almindelige neuroner, der er tilgængelige her: membran-tidskonstant
Neuroner kan modelleres som miniature elektriske kredsløb, og tidskonstanten kan beregnes ud fra kredsløbsværdierne i modellen. Selvom det faktisk fungerer omvendt … neurovidenskabere måler tidskonstanten eksperimentelt og udleder kredsløbsværdierne fra det. Se Yohan Johns svar for detaljer.
Svar
“Tid er den skole, vi lærer i, Tid er ilden, hvor vi brænder.”
– fra Roligt går vi igennem denne aprildag af Delmore Schwartz
Der er ingen specifik definition af tid set fra et neurovidenskabsperspektiv. Jeg vil hævde, at ingen rigtig ved, hvad klokken er – og dette inkluderer fysikere, der ganske vist har kastet meget lys over emnet.
Det centrale tidsproblem fra psykologiens perspektiv er, hvordan og hvorfor vi oplever det. Vi ser ud til at være i en gave med en evne til at huske fortiden og forudse fremtiden. Mange mennesker føler også intuitivt, som om fremtiden endnu ikke er sket.
Fysik giver os ingen følelse af, hvorfor vi har det som om vi er i her og nu. Fra perspektivet af i det mindste nogle fortolkninger af fysik er tiden bare en anden rumlig dimension, så der er ingen foretrukken placering i rumtiden kaldet nutiden. Dette får nogle mennesker til at kalde tiden en illusion. Jeg synes, dette er dybt vildledt, men selvfølgelig kan debatten ikke afsluttes let.
Debatten om tidens fysik
Selv blandt fysikere er der to lejre, der dukker op ^ 1. Den traditionelle fløj kan identificeres på vores nuværende punkt i videnskabshistorie (omkring 2018) med fysikeren Carlo Rovelli, der argumenterer i sin bog Tidsordenen , at “der ikke er noget som fortid eller fremtid” . (Jeg har ikke læst denne bog endnu.)
På den anden yderkant er fysikerne Lee Smolin og Quoras egen Richard Muller. Lee Smolins bog Time Reborn hævder, at den traditionelle fysiske opfattelse af tid som illusorisk er problematisk, og han forsøger at gendanne noget, der ligner de intuitive forestillinger om fortid, nutid og fremtid. Jeg har læst det meste af bogen – jeg er sympatisk med det generelle udsyn, men jeg indrømmer, at jeg ikke helt forstod, hvad han kom til.
Richard Muller ser også ud til at gå i en lignende retning med hans bog NU: Tidens fysik . Jeg har heller ikke læst denne bog endnu, men det ser ud til at genoprette tanken om, at fremtiden endnu ikke er sket.
Neurovidenskab ved tidsopfattelse og tidsbestemt handling
Neurovidenskabelige data og eksperimenter kan ikke direkte påvirke debatten blandt fysikere. Alt, hvad neurovidenskab virkelig kan gøre, er at se på korrelaterne mellem fænomener som tidsestimering, rytmisk medrivning og subjektive ændringer i følelsen af, at tiden går.
Jeg studerede noget af dette som en del af mit ph.d.-afhandlingarbejde ^ 2 .Jeg kiggede på et fænomen kaldet intervaltiming, som er menneskers og dyrs evne til at foregribe en givende eller straffende begivenhed i sekunder-til-minut-intervallet og tage passende handling.
Undersøgelser viser, at dopaminerg kolinerge lægemidler kan påvirke denne evne: dopaminerge agonister som amfetamin og kokain forårsager en midlertidig hastighed i den interne urhastighed, så forsøgspersoner tror, at der er gået mere tid end i virkeligheden. Dopaminerge antagonister har den modsatte virkning. Ved langvarig eksponering for stoffet lærer motivet at kompensere for det ændrede ur. (Det er fristende at forbinde disse resultater med den folkelige visdom om, at “tiden flyver, når du har det sjovt.”) Kolinerge stoffer har en fascinerende komplementær effekt: de gør ikke noget med det samme, men forårsager gradvist forskydninger i husket tid, og disse forskydninger kan ikke kompenseres for.
The Great Imponderables
Bemærk, at disse neurovidenskabsstudier aldrig fortæller os hvad tid er, eller hvad subjektiv tidsopfattelse er. Det viser bare, at visse hjerneområder og kemikalier ser ud til at være involveret. Man kan gå længere og sige, at tidsopfattelse involverer måling af forandringshastigheder – enten af eksterne processer, interne neurale processer eller (mere typisk) en kombination af de to.
Men at sige, at tiden er bevidstheden ( eller muliggør eller medium) forandring siger ikke meget, da ændring kun kan forstås i form af tid. Ændring er en forskel mellem to tilstande … og vi siger, at der er to tilstande i første omgang, fordi de adskiller sig i tid .
Tænkning i denne retning har jeg ført til at tænke på tid, rum, eksistens og sind som uoverskuelige. Det er umuligt for mig at tænke på nogen af disse uden at bruge de tre andre, hverken eksplicit eller implicit.
- Time er den ordnede udfoldelse af forskelle i egenskaber, og disse egenskaber har brug for noget plads til at eksistere i. Og begrebet forskel kræver et sind engageret i sammenligning af før og efter (eller her og der, eller dette og det).
- Mellemrum er layoutet af mulige konfigurationer af egenskaber. Vi kan kun blive opmærksomme på dets eksistens og struktur ved at skabe sekventielle stier gennem den i tide. Og vi kan kun vide, at vi har krydset en sti, hvis vi har et sind, der holder styr på ændringer af eksisterende egenskaber.
- Eksistens indebærer en slags vedholdenhed eller varighed af egenskaber i tide. Og egenskaber opfattes af sindet som havende placering og omfang (i noget rum, hvad enten det er geometrisk eller mere abstrakt).
- Mind er det, der er opmærksom på egenskaber, rum og tid. Det kan ikke blive opmærksom på sig selv uden ændring af noget .
Så du kan forstå, hvorfor jeg kalder disse fire de store uundværlige? 🙂
Hvis du tror, du kan redde mig fra min firevejs cirkulære tænkning (som ganske vist er subjektiv og fænomenologisk ), lad mig kender i kommentarerne ^ 3.
Noter & referencer
^ 1 Jeg har lige fundet en række forelæsninger med Rovelli, Smolin og Muller (og også Stuart Kauffman og mange andre store tænkere). Ser meget lovende ud!
^ 2 Her er et link til min afhandling:
^ 3 Bemærk, at at analysere en sætning eller ligning kræver evnen til at behandle en rækkefølge eller rækkefølge af symboler, og dette afhænger implicit på tid. : P