Beste Antwort
Die „Membranzeitkonstante“ eines Neurons ist einfach eine Methode, um zu messen, wie schnell ein Neuron “ s Spannungspegel fällt nach Empfang eines Eingangssignals in seinen „Ruhezustand“ ab.
In Physik und Technik beschreibt eine „Zeitkonstante“, wie schnell oder langsam ein System auf etwas reagiert, wenn das Die Reaktion kann als exponentieller Zerfall beschrieben werden.
Der radioaktive Zerfall ist ein bekanntes Beispiel für eine Zeitkonstante. Ein Element mit einer 100-jährigen „Halbwertszeit“ ist nach 100 Jahren 50\% weniger radioaktiv etwas weniger intuitive „Zeitkonstante“ ist, wie lange es dauern wird, bis etwas 1 / e seines ursprünglichen Wertes erreicht. Die mathematische Konstante „e“ liegt bei 2,7 und 1 / e = 0,368, also ein radioaktives Element mit einer Zeit Die Konstante von 100 Jahren liegt nach 100 Jahren bei 37\% ihrer ursprünglichen Intensität.
Neuronen haben Zeitkonstanten von etwa 5 bis 20 Millisekunden (ms), was bedeutet, dass nach einem Neuron re Wenn ein Eingangssignal (oder eine „Spitze“) von einem anderen Neuron empfangen wird, springt seine Spannung schnell an und fällt nach 5 – 20 ms (abhängig von der genauen Zeitkonstante) auf 37\% über seinem Ruhezustand ab.
Dieses Bild zeigt, wie eine eingehende neuronale Spitze aussieht (oberes Diagramm) und wie das „EPSP“ (exzitatorisches postsynaptisches Potential) aussieht (unteres Diagramm). Sie können sehen, dass der EPSP nach der Eingangsspitze schnell ansteigt und nach etwa 10 ms auf etwa 37\% seiner Spannung abfällt.
Der Quora-Mitarbeiter und Neurowissenschaftler Shreejoy Tripathy hat eine großartige Darstellung der Membranzeitkonstanten für viele hier verfügbare gängige Neuronen erstellt: Membranzeitkonstante
Neuronen können als elektrische Miniaturschaltungen modelliert werden, und die Zeitkonstante kann aus den Schaltungswerten im Modell berechnet werden. Obwohl es tatsächlich umgekehrt funktioniert … messen Neurowissenschaftler die Zeitkonstante experimentell und leiten daraus die Schaltungswerte ab. Einzelheiten finden Sie in der Antwort von Yohan John.
Antwort
„Zeit ist die Schule, in der wir lernen, Zeit ist das Feuer, in dem wir brennen.“
– aus Ruhig gehen wir durch diesen April von Delmore Schwartz
Aus neurowissenschaftlicher Sicht gibt es keine spezifische Definition der Zeit. Ich würde argumentieren, dass niemand wirklich weiß, wie spät es ist – und dazu gehören auch Physiker, die zugegebenermaßen viel Licht auf das Thema geworfen haben.
Das zentrale Problem der Zeit aus psychologischer Sicht ist, wie und Warum wir es erleben. Wir scheinen in einer Gegenwart zu sein, mit der Fähigkeit, uns an die Vergangenheit zu erinnern und die Zukunft vorwegzunehmen. Viele Menschen haben auch intuitiv das Gefühl, dass die Zukunft noch nicht passiert ist.
Die Physik gibt uns Keine Ahnung, warum wir uns im Hier und Jetzt fühlen. Aus der Perspektive zumindest einiger Interpretationen der Physik ist Zeit „nur“ eine andere räumliche Dimension, daher gibt es keinen „bevorzugten“ Ort in der Raumzeit, der als Gegenwart bezeichnet wird. Dies führt manche Leute dazu, die Zeit eine Illusion zu nennen. Ich denke, das ist zutiefst falsch, aber natürlich kann die Debatte nicht einfach beendet werden.
Die Debatte über die Physik der Zeit
Selbst unter Physikern entstehen zwei Lager ^ 1. Der „traditionelle“ Flügel kann an unserem aktuellen Punkt in der Wissenschaftsgeschichte (ca. 2018) mit dem Physiker Carlo Rovelli identifiziert werden, der in seinem Buch The Order of Time argumentiert , dass „es gibt keine Vergangenheit oder Zukunft“ . (Ich habe dieses Buch noch nicht gelesen.)
Das andere Extrem sind die Physiker Lee Smolin und Quoras eigener Richard Muller. Lee Smolins Buch Wiedergeborene Zeit argumentiert, dass die traditionelle physikalische Auffassung von Zeit als illusorisch problematisch ist. und er versucht, etwas wiederherzustellen, das den intuitiven Vorstellungen von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft ähnelt. Ich habe den größten Teil des Buches gelesen – ich bin mit der allgemeinen Einstellung einverstanden, aber ich gebe zu, dass ich nicht ganz verstanden habe, worauf er hinaus wollte.
Richard Muller scheint auch in eine ähnliche Richtung zu gehen sein Buch JETZT: Die Physik der Zeit . Ich habe dieses Buch auch noch nicht gelesen, aber es scheint die Idee wiederherzustellen, dass die Zukunft „noch nicht passiert“ ist.
Die Neurowissenschaften der Zeitwahrnehmung und des zeitgesteuerten Handelns
Neurowissenschaftliche Daten und Experimente können die Debatte unter Physikern nicht direkt beeinflussen. Alles, was die Neurowissenschaften wirklich tun können, ist, die Korrelate von Phänomenen wie Zeitschätzung, rhythmische Mitnahme und subjektive Veränderungen im Gefühl des Zeitablaufs zu untersuchen.
Einige davon habe ich im Rahmen meiner Doktorarbeit studiert ^ 2 .Ich habe mir ein Phänomen namens Intervall-Timing angesehen, bei dem es sich um die Fähigkeit von Menschen und Tieren handelt, ein Belohnungs- oder Bestrafungsereignis im Bereich von Sekunden bis Minuten zu antizipieren und geeignete Maßnahmen zu ergreifen.
Studien zeigen, dass dopaminerge und Cholinerge Medikamente können diese Fähigkeit beeinträchtigen: Dopaminerge Agonisten wie Amphetamin und Kokain bewirken eine vorübergehende Beschleunigung der internen „Taktrate“, sodass die Probanden glauben, dass mehr Zeit vergangen ist als in der Realität. Dopaminerge Antagonisten haben den gegenteiligen Effekt. Bei längerer Exposition gegenüber dem Medikament lernt das Subjekt, die veränderte „Uhr“ zu kompensieren. (Es ist verlockend, diese Ergebnisse mit der Volksweisheit zu verbinden, dass „die Zeit vergeht, wenn man Spaß hat“.) Cholinerge Medikamente haben eine faszinierende ergänzende Wirkung: Sie bewirken nichts sofort, sondern verursachen allmählich Verschiebungen in der erinnerten Zeit, und diese Verschiebungen können nicht kompensiert werden.
Die großen Unwägbarkeiten
Beachten Sie, dass diese neurowissenschaftlichen Studien uns niemals was Zeit ist oder was subjektive Zeitwahrnehmung ist. Es zeigt nur, dass bestimmte Gehirnbereiche und Chemikalien beteiligt zu sein scheinen. Man kann noch weiter gehen und sagen, dass die Zeitwahrnehmung das Messen von Änderungsraten beinhaltet – entweder von externen Prozessen, internen neuronalen Prozessen oder (typischer) einer Kombination aus beiden.
Aber zu sagen, dass Zeit das Bewusstsein ist ( oder Enabler oder Medium) der Veränderung sagt nicht viel aus, da Veränderung nur in Bezug auf die Zeit verstanden werden kann. Veränderung ist ein Unterschied zwischen zwei Zuständen… und wir sagen, dass es in erster Linie zwei Zustände gibt, weil sie sich in der Zeit unterscheiden.
Denken In diesem Sinne habe ich Zeit, Raum, Existenz und Geist als „Unwägbarkeiten“ betrachtet. Es ist mir unmöglich, an eines davon zu denken, ohne die anderen drei explizit oder implizit zu verwenden.
- Zeit ist Die geordnete Entfaltung von Unterschieden in den Eigenschaften, und diese Eigenschaften benötigen etwas Raum, um zu existieren. Und das Konzept des Unterschieds erfordert einen Geist, der sich mit dem Vergleich von vorher und nachher (oder hier und da oder dies und das) beschäftigt.
- Space ist das Layout möglicher Konfigurationen von Eigenschaften. Wir können uns seiner Existenz und Struktur nur bewusst werden, indem wir zeitlich aufeinanderfolgende Wege durch sie schaffen. Und wir können nur wissen, dass wir einen Pfad durchlaufen haben, wenn wir den Verstand haben, Änderungen an vorhandenen Eigenschaften zu verfolgen.
- Existenz impliziert eine Art von Persistenz oder Beständigkeit von Eigenschaften in der Zeit. Und Eigenschaften werden vom Verstand als Ort und Ausdehnung wahrgenommen (in etwas Raum, ob geometrisch oder abstrakter).
- Mind ist das, was sich der Eigenschaften, des Raums und der Zeit bewusst ist. Es kann sich nicht bewusst werden, ohne etwas zu ändern.
Sie sehen also, warum ich diese vier die großen Unwägbarkeiten nenne? 🙂
Wenn Sie denken, Sie können mich vor meinem Vier-Wege-Zirkeldenken retten (das zugegebenermaßen subjektiv und phänomenologisch ist), lassen Sie es Ich weiß es in den Kommentaren ^ 3.
Notizen und Referenzen
^ 1 Ich habe gerade eine Reihe von Vorlesungen gefunden mit Rovelli, Smolin und Müller (und auch Stuart Kauffman und vielen anderen großen Denkern). Sieht sehr vielversprechend aus!
^ 2 Hier ist ein Link zu meiner These:
^ 3 Beachten Sie, dass gerade Das Parsen eines Satzes oder einer Gleichung erfordert die Fähigkeit, eine Reihenfolge oder Folge von Symbolen zu verarbeiten, und dies hängt implizit von der Zeit ab. : P