Beste svaret
«Membrantidskonstanten» til et nevron er ganske enkelt en måte å måle hvor raskt et nevron » s spenningsnivå forfaller til «hviletilstand» etter at det mottar et inngangssignal.
I fysikk og teknikk er en «tidskonstant» en måte å beskrive hvor raskt eller sakte et system reagerer på noe når reaksjon kan beskrives som et eksponentielt forfall.
Radioaktivt forfall er et kjent eksempel på en tidskonstant. Et element med en 100-årig «halveringstid» vil være 50\% mindre radioaktiv etter 100 år. noe mindre intuitiv «tidskonstant» er hvor lang tid det tar å komme til 1 / e av den opprinnelige verdien. Den matematiske konstanten «e» er rundt 2,7, og 1 / e = 0,368, så et radioaktivt element med en tid konstant på 100 år vil være på 37\% av den opprinnelige intensiteten etter 100 år.
Nevroner har tidskonstanter på rundt 5 – 20 millisekunder (ms), noe som betyr at etter en neuron re mottar et inngangssignal (eller «pigg») fra et annet nevron, spenningen vil hoppe raskt opp og deretter forfalle til 37\% over hviletilstanden etter 5 – 20 ms (avhengig av den nøyaktige tidskonstanten).
Dette bildet viser hvordan en innkommende nevral pigg ser ut (topp plot) og hvordan «EPSP» (eksitatorisk postsynaptisk potensial) ser ut (bottom plot). Du kan se at EPSP stiger raskt etter inngangspiken, og forfaller til rundt 37\% av spenningen etter rundt 10 ms.
Quora-bidragsyter og nevrolog Shreejoy Tripathy skapte et flott plot av membran-tidskonstanter for mange vanlige nevroner som er tilgjengelige her: membranens tidskonstant
Nevroner kan modelleres som miniatyrelektriske kretser, og tidskonstanten kan beregnes ut fra kretsverdiene i modellen. Selv om det faktisk fungerer omvendt … nevroforskere måler tidskonstanten eksperimentelt og utleder kretsverdiene fra det. Se Yohan Johns svar for detaljer.
Svar
“Tid er skolen vi lærer i, Tid er ilden vi brenner i.”
– fra Calmly We Walk Through This Aprils Day av Delmore Schwartz
Det er ingen spesifikk definisjon av tid fra et nevrovitenskapelig perspektiv. Jeg vil hevde at ingen virkelig vet hva klokka er – og dette inkluderer fysikere, som riktignok har kastet mye lys over emnet.
Det sentrale problemet med tid fra perspektivet av psykologi er hvordan og hvorfor vi opplever det. Vi ser ut til å være i en nåtid, med en evne til å huske fortiden og forutse fremtiden. Mange mennesker føler også intuitivt som om fremtiden ikke har skjedd ennå.
Fysikk gir oss ingen følelse av hvorfor vi føler oss som om vi er i her og nå. Fra perspektivet til i det minste noen tolkninger av fysikk, er tiden «bare» en annen romlig dimensjon, så det er ingen «foretrukket» plassering i romtiden som kalles nåtid. Dette får noen til å kalle tiden en illusjon. Jeg tror dette er dypt misforstått, men selvfølgelig kan ikke debatten avsluttes lett.
Debatten om tidens fysikk
Selv blant fysikere er det to leirer som dukker opp ^ 1. Den tradisjonelle fløyen kan identifiseres på vårt nåværende punkt i vitenskapshistorie (ca 2018) med fysikeren Carlo Rovelli, som argumenterer i sin bok The Order of Time , at «det er ikke noe som heter fortid eller fremtid» . (Jeg har ikke lest denne boka ennå.)
På den andre ytterpunktet er fysikerne Lee Smolin og Quoras egen Richard Muller. Lee Smolins bok Time Reborn hevder at den tradisjonelle fysikkoppfatningen av tid som illusorisk er problematisk, og han prøver å gjenopprette noe som ligner de intuitive forestillingene om fortid, nåtid og fremtid. Jeg har lest det meste av boka – jeg er sympatisk med det generelle synet, men jeg innrømmer at jeg ikke helt forsto hva han kom til.
Richard Muller ser også ut til å gå i en lignende retning med boken hans NÅ: Tidsfysikken . Jeg har ikke lest denne boken ennå, men det ser ut til å gjenopprette ideen om at fremtiden ikke har skjedd ennå.
Nevrovitenskap av tidsoppfatning og tidsbestemt handling
Nevrovitenskapelige data og eksperimenter kan ikke direkte påvirke debatten blant fysikere. Alt nevrovitenskap egentlig kan gjøre er å se på korrelatene til fenomener som tidsestimering, rytmisk medvirkning og subjektive endringer i følelsen av at tiden går.
Jeg studerte noe av dette som en del av doktorgradsarbeidet mitt ^ 2 .Jeg så på et fenomen som kalles intervalltiming, som er mennesker og dyrs evne til å forutse en givende eller straffende hendelse i løpet av sekunder til minutter, og ta passende tiltak.
Studier viser at dopaminerg og kolinerge legemidler kan påvirke denne evnen: dopaminerge agonister som amfetamin og kokain forårsaker en midlertidig økning i den interne klokkefrekvensen, så fagpersoner tror at det har gått mer tid enn det som har vært i virkeligheten. Dopaminerge antagonister har motsatt effekt. Ved langvarig eksponering for stoffet lærer motivet å kompensere for den endrede ‘klokken’. (Det er fristende å koble disse resultatene til folks visdom om at «tiden flyr når du har det gøy.») Kolinerge legemidler har en fascinerende komplementær effekt: de gjør ikke noe umiddelbart, men forårsaker gradvis forskyvninger i husket tid, og disse forskyvninger kan ikke kompenseres for.
The Great Imponderables
Merk at disse nevrovitenskapelige studiene aldri forteller oss hva tid er, eller hva subjektiv tidsoppfatning er. Det viser bare at visse hjerneområder og kjemikalier ser ut til å være involvert. Man kan gå lenger og si at tidsoppfatning innebærer å måle endringshastigheter – enten av eksterne prosesser, interne nevrale prosesser, eller (mer typisk) en kombinasjon av de to.
Men å si at tiden er bevisstheten ( eller muliggjør eller endringsmedium) sier ikke mye siden endring bare kan forstås i form av tid. Endring er en forskjell mellom to tilstander … og vi sier at det er to tilstander i utgangspunktet fordi de er forskjellige i tid .
Tenking langs disse linjene har ført meg til å tenke på tid, rom, eksistens og sinn, som «ufattelige». Det er umulig for meg å tenke på noen av disse uten å bruke de tre andre, hverken eksplisitt eller implisitt.
- Tid er den ordnede utfoldelsen av forskjeller i egenskaper, og disse egenskapene trenger litt plass å eksistere i. Og begrepet forskjell krever et sinn engasjert i sammenligning av før og etter (eller her og der, eller dette og det).
- Space er utformingen av mulige konfigurasjoner av egenskaper. Vi kan bare bli klar over dens eksistens og struktur ved å lage sekvensielle stier gjennom den i tide. Og vi kan bare vite at vi har krysset en sti hvis vi har et sinn som holder rede på endringer i eksisterende eiendommer.
- Eksistens innebærer en slags utholdenhet eller varighet av eiendommer i tid. Og egenskaper oppfattes av sinnet som å ha plassering og omfang (i noe rom, enten det er geometrisk eller mer abstrakt).
- Mind er det som er klar over egenskaper, rom og tid. Den kan ikke bli klar over seg selv uten endring av noe .
Så du skjønner hvorfor jeg kaller disse fire de store uimotståelige? 🙂
Hvis du tror du kan redde meg fra min fireveis sirkulære tenkning (som riktignok er subjektiv og fenomenologisk ), la meg vet i kommentarene ^ 3.
Notater og referanser
^ 1 Jeg fant nettopp en serie foredrag med Rovelli, Smolin og Muller (og også Stuart Kauffman og mange andre store tenkere). Ser veldig lovende ut!
^ 2 Her er en lenke til oppgaven min:
^ 3 Merk at selv å analysere en setning eller ligning krever evnen til å behandle en rekkefølge eller sekvens av symboler, og dette er implisitt avhengig av tid. : P