Det føles øjeblikkeligt, men hvor lang tid tager det virkelig at tænke en tanke?
Hvor hurtigt springer de tanker derinde rundt? Billedkredit: skodder
Af Tim Welsh, University of Toronto
Som nysgerrige væsener sætter vi spørgsmålstegn ved og kvantificerer hastigheden af forskellige ting. Med en rimelig grad af nøjagtighed har forskere kvantificeret lysets hastighed, lydens hastighed, den hastighed, hvormed jorden drejer rundt om solen, den hastighed, hvor kolibrier slå deres vinger, den gennemsnitlige hastighed på kontinental drift….
Disse værdier er alle godt karakteriserede. Men hvad med tankens hastighed? Det er et udfordrende spørgsmål, der ikke let kan besvares - men vi kan give det et skud.
Hvad er en tanke? Fotokredit: Fergus Macdonald
Først nogle tanker om tanke
For at kvantificere hastigheden af noget skal man identificere dets begyndelse og slutning. Til vores formål vil en "tanke" blive defineret som de mentale aktiviteter, der er involveret fra det øjeblik sensorisk information modtages til det øjeblik, en handling indledes. Denne definition udelukker nødvendigvis mange oplevelser og processer, som man måske betragter som ”tanker”.
Her inkluderer en ”tanke” processer, der er relateret til opfattelse (bestemmelse af hvad der er i miljøet og hvor), beslutningstagning (bestemmelse af, hvad man skal gøre) og handlingsplanlægning (bestemmelse af, hvordan man gør det). Forskellen mellem og uafhængighed af hver af disse processer er sløret. Desuden kunne hver af disse processer, og måske endda deres underkomponenter, betragtes som ”tanker” alene. Men vi er nødt til at indstille vores start- og slutpunkter et sted for at have noget håb om at tackle spørgsmålet.
Endelig er det lidt som at prøve at identificere en værdi for “tankens hastighed” som at prøve at identificere en maksimal hastighed for alle former for transport, fra cykler til raketter. Der er mange forskellige slags tanker, der kan variere meget i tidsskalaen. Overvej forskellene mellem enkle, hurtige reaktioner som ser, der beslutter at køre efter revnen i startpistolen (i størrelsesordenen 150 millisekunder), og mere komplekse beslutninger som at beslutte, hvornår man skal skifte baner, mens man kører på en motorvej eller finde ud af det passende strategi til at løse et matematikproblem (i størrelsesordenen sekunder til minutter).
Selv når vi ser inde i hjernen, kan vi ikke se tanker. Fotokredit: Duke University Photography Jim Wallace
Tankerne er usynlige, så hvad skal vi måle?
Tanke er i sidste ende en intern og meget individualiseret proces, der ikke let kan observeres. Det er afhængig af interaktioner på tværs af komplekse netværk af neuroner, der er fordelt over de perifere og centrale nervesystemer. Forskere kan bruge billeddannelsesteknikker, såsom funktionel magnetisk resonansafbildning og elektroencefalografi, for at se, hvilke områder i nervesystemet er aktive under forskellige tankeprocesser, og hvordan information flyder gennem nervesystemet. Vi er stadig langt fra at relatere disse signaler til de mentale begivenheder, de repræsenterer, dog.
Mange forskere betragter det bedste proxy-mål for hastigheden eller effektiviteten af tankeprocesser som reaktionstid - tiden fra begyndelsen af et specifikt signal til det øjeblik, en handling indledes. Faktisk har forskere, der er interesseret i at vurdere, hvor hurtig information rejser gennem nervesystemet, brugt reaktionstid siden midten af 1800-tallet. Denne tilgang giver mening, fordi tanker i sidste ende kommer til udtryk gennem åbenlyse handlinger. Reaktionstid giver et indeks over, hvor effektivt nogen modtager og fortolker sensorisk information, beslutter, hvad de skal gøre baseret på denne information, og planlægger og indleder en handling baseret på denne beslutning.
Neuroner arbejder med at overføre tanker. Billedkredit: Bryan Jones
Nevrale faktorer involveret
Den tid, det tager for alle tanker at forekomme, formes i sidste ende af egenskaberne ved neuronerne og de involverede netværk. Mange ting påvirker hastigheden, hvormed information flyder gennem systemet, men tre nøglefaktorer er:
- Afstand - Jo længere signaler der er behov for at køre, jo længere vil reaktionstiden være. Reaktionstider for bevægelser af foden er længere end for bevægelser af hånden, i vid udstrækning fordi signalerne, der rejser til og fra hjernen, har en længere afstand til at dække. Dette princip demonstreres let gennem reflekser (bemærk dog, at reflekser er svar, der forekommer uden ”tanke”, fordi de ikke involverer neuroner, der beskæftiger sig med bevidst tanke). Den centrale observation for det nuværende formål er, at de samme reflekser, der fremkaldes hos højere individer, har en tendens til at have længere responstid end for kortere individer. Som analogi, hvis to kurerer, der kører til New York, forlader på samme tid og rejser med nøjagtigt samme hastighed, vil en kurer, der forlader fra Washington, DC altid ankomme før en forlader fra Los Angeles.
- Neuron egenskaber - Neuronens bredde er vigtig. Signaler transporteres hurtigere i neuroner med større diametre end dem, der er smalere - en kurer vil generelt køre hurtigere på brede motorveje i flere baner end på smalle landeveje.
Nervesignaler hopper mellem de udsatte områder mellem myelinskeder. Billedkredit: skodder
Hvor meget myelination en neuron har er også vigtig. Nogle nerveceller har myelinceller, der vikles rundt neuronet for at tilvejebringe en type isoleringskappe. Myelinskeden er ikke helt kontinuerlig langs en neuron; der er små huller, i hvilke nervecellen udsættes. Nervesignaler hopper effektivt fra eksponeret sektion til eksponeret sektion i stedet for at rejse i det fulde omfang af den neuronale overflade. Så signaler bevæger sig meget hurtigere i neuroner, der har myelinskeder end i neuroner, der ikke gør det. Det kommer hurtigere til New York, hvis det går fra mobiltelefontårn til mobiltelefontårn, end hvis kureren kører langs hver tomme tomme af vejen. I den menneskelige tilstand kan signalerne, der er transporteret af myelinerede neuroner med stor diameter, der forbinder rygmarven til musklerne, køre med hastigheder fra 70 til 120 miles per sekund (m / s) (156-270 miles i timen), mens signaler, der kører langs de samme stier, der er båret af den lille diameter, unmyelinerede fibre i smerteceptorerne bevæger sig i hastigheder i intervallet fra 0,5-2 m / s (1,1-4,4 mph). Det er en ganske forskel!
- kompleksitet - At øge antallet af neuroner, der er involveret i en tanke, betyder en større absolut afstand, som signalet skal rejse - hvilket nødvendigvis betyder mere tid. Kureren fra Washington, DC vil tage mindre tid at komme til New York med en direkte rute, end hvis hun rejser til Chicago og Boston undervejs. Yderligere betyder flere neuroner flere forbindelser. De fleste neuroner er ikke i fysisk kontakt med andre neuroner. I stedet overføres de fleste signaler via neurotransmittermolekyler, der bevæger sig over de små rum mellem nervecellerne kaldet synapser. Denne proces tager mere tid (mindst 0,5 ms pr. Synapse) end hvis signalet kontinuerligt blev sendt inden for den enkelte neuron. Den transporterede fra Washington, DC vil tage mindre tid at komme til New York, hvis en enkelt kurer fører hele ruten, end hvis flere kurerer er involveret, stopper og overleverer flere gange undervejs. I sandhed involverer selv de "enkleste" tanker flere strukturer og hundreder af tusinder af neuroner.
Og de er væk! Fotokredit: Oscar Rethwill
Hvor hurtigt det kan ske
Det er forbløffende at overveje, at en given tanke kan genereres og handles på mindre end 150 ms. Betragt seren på en startlinje. Modtagelse og opfattelse af revnen i startpistolen, beslutningen om at begynde at køre, udstede bevægelseskommandoer og generere muskelkraft til at starte med involverer et netværk, der begynder i det indre øre og rejser gennem adskillige strukturer i nervesystemet før når musklerne i benene. Alt hvad der kan ske i bogstaveligt talt halve tiden af et øjeblik.
Selvom tiden til at indlede en start er ekstremt kort, kan en række faktorer påvirke den. Den ene er lydstyrken for det auditive “go” -signal. Selvom reaktionstiden har en tendens til at falde, efterhånden som “go” -styrken øges, ser det ud til at være et kritisk punkt i området 120-124 decibel, hvor et yderligere fald på cirka 18 ms kan forekomme. Det skyldes, at lyde så højt kan generere “startle” -responset og udløse et forudplanlagt sing-respons.
Forskere mener, at dette udløste respons opstår gennem aktivering af neurale centre i hjernestammen. Disse overraskede fremkaldte svar kan være hurtigere, fordi de involverer et relativt kortere og mindre komplekst neuralt system - et, der ikke nødvendigvis kræver signalet for at køre helt op til de mere komplekse strukturer i hjernebarken. Her kunne der drøftes, om disse udløste svar er ”tanker” eller ej, fordi det kan stilles spørgsmålstegn ved, om der blev truffet en rigtig beslutning om at handle; men reaktionstidsforskellene i disse responser illustrerer virkningen af neurale faktorer såsom afstand og kompleksitet. Ufrivillige reflekser involverer også kortere og enklere kredsløb og har en tendens til at tage mindre tid at udføre end frivillige reaktioner.
Hvor godt kan vi måle vores egen hastighed? Billedkredit: William Brawley
Opfattelse af vores tanker og handlinger
I betragtning af hvor hurtigt de sker, er det ikke underligt, at vi ofte føler, at vores tanker og handlinger er næsten øjeblikkelig. Men det viser sig, at vi også er dårlige dommere for, hvornår vores handlinger faktisk finder sted.
Selvom vi er opmærksomme på vores tanker og de resulterende bevægelser, er der observeret en interessant dissociation mellem det tidspunkt, vi tror, at vi indleder en bevægelse, og når denne bevægelse faktisk starter. I undersøgelser beder forskere frivillige om at se en andenhånds rotere rundt et ur ansigt og at gennemføre en hurtig hurtig finger- eller håndledsbevægelse, såsom en tastetryk, når de vil. Efter at urhånden var afsluttet, blev folk bedt om at identificere, hvor hånden var på urets ansigt, da de startede deres egen bevægelse.
Overraskende vurderer folk typisk begyndelsen af deres bevægelse for at opstå 75-100 ms, før det faktisk begyndte. Denne forskel kan ikke kun redegøres for den tid det tager for bevægelseskommandoer at rejse fra hjernen til armmusklene (som er i størrelsesordenen 16-25 ms). Det er uklart, hvorfor denne misopfattelse opstår, men det er generelt antaget, at folk baserer deres vurdering af begyndelsen af bevægelse på tidspunktet for beslutningen om at handle og forudsigelsen af den kommende bevægelse, i stedet for på selve bevægelsen. Disse og andre fund rejser vigtige spørgsmål om planlægning og kontrol af handling og vores følelse af agentur og kontrol i verden - fordi vores beslutning om at handle og vores opfattelse af, hvornår vi handler, synes at være forskellig fra, når vi faktisk gør.
I summen, selvom kvantificering af en enkelt "tankehastighed" måske aldrig er mulig, giver analyse af den tid det tager at planlægge og afslutte handlinger vigtig indsigt i, hvor effektivt nervesystemet afslutter disse processer, og hvordan ændringer forbundet med bevægelse og kognitive forstyrrelser påvirker effektiviteten af disse mentale aktiviteter.
Tim Welsh er professor i kinesiologi og kropsuddannelse ved University of Toronto.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Læs den originale artikel.