Najlepsza odpowiedź
„Stała czasowa błony” neuronu to po prostu sposób pomiaru szybkości neuronu ” Poziom napięcia spada do swojego „stanu spoczynku” po otrzymaniu sygnału wejściowego.
W fizyce i inżynierii „stała czasowa” jest sposobem opisania, jak szybko lub wolno system reaguje na coś, gdy Reakcję można opisać jako rozpad wykładniczy.
Rozpad radioaktywny jest znanym przykładem stałej czasowej. Pierwiastek o 100-letnim „okresie półtrwania” będzie o 50\% mniej radioaktywny po 100 latach. nieco mniej intuicyjna „stała czasowa” określa, jak długo zajmie osiągnięcie 1 / e swojej pierwotnej wartości. Stała matematyczna „e” wynosi około 2,7, a 1 / e = 0,368, więc pierwiastek radioaktywny z czasem Stała 100 lat będzie wynosić 37\% swojej pierwotnej intensywności po 100 latach.
Neurony mają stałe czasowe wynoszące około 5-20 milisekund (ms), co oznacza, że po neuronie odbiera sygnał wejściowy (lub „skok”) z innego neuronu, jego napięcie szybko wzrośnie, a następnie po 5–20 ms (w zależności od dokładnej stałej czasowej) spadnie do 37\% powyżej stanu spoczynku.
Ten obraz pokazuje, jak wygląda przychodzący skok neuronowy (górny wykres) i jak wygląda „EPSP” (pobudzający potencjał postsynaptyczny) (dolny wykres). Widać, że EPSP rośnie szybko po skoku wejściowym i spada do około 37\% swojego napięcia po około 10 ms.
Shreejoy Tripathy, współpracownik Quora i neurobiolog, stworzył wspaniały wykres stałych czasowych błony dla wielu popularnych neuronów, dostępnych tutaj: stała czasowa membrany
Neurony można modelować jako miniaturowe obwody elektryczne, a stałą czasową można obliczyć z wartości obwodów w modelu. Chociaż w rzeczywistości działa to na odwrót … neuronaukowcy eksperymentalnie mierzą stałą czasową i na tej podstawie wnioskują o wartościach obwodu. Zobacz odpowiedź Yohana Johna, aby poznać szczegóły.
Odpowiedź
„Czas to szkoła, w której się uczymy, czas to ogień, w którym płonimy”.
– z Spokojnie przechodzimy przez ten kwietniowy dzień ”Delmore Schwartz
Nie ma określonej definicji czasu z perspektywy neuronauki. Twierdziłbym, że nikt tak naprawdę nie wie, która jest godzina – dotyczy to również fizyków, którzy wprawdzie rzucili dużo światła na ten temat.
Centralnym problemem czasu z perspektywy psychologii jest to, jak i dlaczego tego doświadczamy. Wydaje się, że jesteśmy w teraźniejszości, ze zdolnością do zapamiętywania przeszłości i przewidywania przyszłości. Wiele osób również intuicyjnie czuje, że przyszłość jeszcze się nie wydarzyła.
Fizyka daje nam nie ma pojęcia, dlaczego czujemy się tak, jakbyśmy byli tu i teraz. Z punktu widzenia przynajmniej niektórych interpretacji fizyki czas jest „tylko” innym wymiarem przestrzennym, więc nie ma „preferowanego” miejsca w czasoprzestrzeni zwanego teraźniejszością. To prowadzi niektórych do nazywania czasu iluzją. Myślę, że jest to głęboko błędne, ale oczywiście debata nie może być łatwo zakończona.
Debata na temat fizyki czasu
Nawet wśród fizyków pojawiają się dwa obozy ^ 1. „Tradycyjne” skrzydło można zidentyfikować na obecnym etapie historii nauki (około 2018 r.) U fizyka Carlo Rovelli, który argumentuje w swojej książce The Order of Time , że „nie ma czegoś takiego jak przeszłość czy przyszłość” . (Jeszcze nie czytałem tej książki).
Na drugim biegunie znajdują się fizycy Lee Smolin i Richard Muller, właściciel Quory. Książka Lee Smolina Time Reborn dowodzi, że tradycyjna koncepcja czasu jako iluzoryczna w fizyce jest problematyczna, i próbuje przywrócić coś, co przypomina intuicyjne wyobrażenia o przeszłości, teraźniejszości i przyszłości. Przeczytałem większość książki – sympatyzuję z ogólną perspektywą, ale przyznaję, że nie do końca rozumiałem, do czego zmierza.
Richard Muller również wydaje się zmierzać w podobnym kierunku z jego książka NOW: Fizyka czasu . Nie przeczytałem jeszcze tej książki, ale wydaje się, że przywracam wyobrażenie, że przyszłość „jeszcze się nie wydarzyła”.
Neuronauka o percepcji czasu i działaniu w czasie
Dane i eksperymenty neuronaukowe nie mogą bezpośrednio wpływać na debatę wśród fizyków. Wszystko, co neuronauka może naprawdę zrobić, to przyjrzeć się korelatom zjawisk, takich jak szacowanie czasu, rytmiczne porywanie i subiektywne zmiany w odczuwaniu upływającego czasu.
Część z tego przestudiowałem w ramach mojej pracy doktorskiej ^ 2 .Przyjrzałem się zjawisku zwanemu interwałami czasowymi, które jest zdolnością ludzi i zwierząt do przewidywania satysfakcjonującego lub karzącego wydarzenia w zakresie od sekund do minut i podejmowania odpowiednich działań.
Badania pokazują, że leki dopaminergiczne i Leki cholinergiczne mogą wpływać na tę zdolność: agoniści dopaminergiczni, tacy jak amfetamina i kokaina, powodują chwilowe przyspieszenie wewnętrznego „zegara”, więc badani uważają, że upłynęło więcej czasu niż w rzeczywistości. Antagoniści dopaminergiczni mają odwrotny skutek. Przy długotrwałej ekspozycji na lek, podmiot uczy się kompensować zmieniony „zegar”. (Kuszące jest połączenie tych wyników z ludową mądrością, że „czas leci, kiedy się dobrze bawisz”). Leki cholinergiczne mają fascynujący efekt uzupełniający: nie działają od razu, ale stopniowo powodują przesunięcia w zapamiętanym czasie, a te przemieszczeń nie można zrekompensować.
The Great Imponderables
Zwróć uwagę, że te badania neuronauki nigdy nam nie mówią czym jest czas lub czym jest subiektywne postrzeganie czasu. To po prostu pokazuje, że niektóre obszary mózgu i substancje chemiczne wydają się być zaangażowane. Można pójść dalej i powiedzieć, że percepcja czasu obejmuje mierzenie szybkości zmian – albo procesów zewnętrznych, wewnętrznych procesów neuronowych, albo (bardziej typowo) jakiejś kombinacji tych dwóch.
Ale powiedzenie, że czas to świadomość ( lub czynnik umożliwiający lub medium) zmiany niewiele mówi, ponieważ zmianę można zrozumieć tylko w kategoriach czasu. Zmiana to różnica między dwoma stanami… i mówimy, że przede wszystkim są dwa stany, ponieważ różnią się one czasem .
Myślenie na tej podstawie zacząłem myśleć o czasie, przestrzeni, istnieniu i umyśle jako o „niewiadomych”. Nie mogę wymyślić żadnego z nich bez użycia pozostałych trzech, jawnie lub niejawnie.
- Czas to uporządkowane rozwijanie się różnic we właściwościach, a te właściwości potrzebują pewnej przestrzeni, aby w nich istnieć. A pojęcie różnicy wymaga umysłu zaangażowanego w porównywanie przed i po (lub tu i tam, czy to i tamto).
- Spacja to układ możliwych konfiguracji właściwości. Możemy tylko uświadomić sobie jego istnienie i strukturę, tworząc w czasie sekwencyjne ścieżki przez niego. I możemy wiedzieć, że przeszliśmy ścieżkę tylko wtedy, gdy mamy umysł, który śledzi zmiany istniejących właściwości.
- Istnienie oznacza pewien rodzaj trwałości lub trwałości właściwości w czasie. A właściwości są postrzegane przez umysł jako posiadające lokalizację i zakres (w jakiejś przestrzeni, geometrycznej lub bardziej abstrakcyjnej).
- Umysł jest tym, który jest świadomy właściwości, przestrzeni i czasu. Nie może stać się świadomy siebie bez zmiany czegoś .
Więc rozumiesz, dlaczego nazywam te cztery Wielkie Imponderables? 🙂
Jeśli myślisz, że możesz mnie uratować od mojego czterokierunkowego, kołowego myślenia (które jest wprawdzie subiektywne i fenomenologiczne ), pozwól znam z komentarzy ^ 3.
Notatki i referencje
^ 1 Właśnie znalazłem serię wykładów z udziałem Rovelli, Smolina i Mullera (a także Stuarta Kauffmana i wielu innych wielkich myślicieli). Wygląda bardzo obiecująco!
^ 2 Oto link do mojej pracy dyplomowej:
^ 3 Zauważ, że nawet parsowanie zdania lub równania wymaga zdolności przetwarzania kolejności lub sekwencji symboli, a to pośrednio zależy od czasu. : P