Как мозг предсказывает будущее и управляет чувством времени
Человек удивительно быстро привыкает к миру, который постоянно меняется. Мы почти не замечаем, как наш мозг каждую секунду предсказывает будущее. Игрок в видеоигру успевает реагировать на мельчайшие изменения на экране. Боксёр угадывает момент удара соперника ещё до того, как тот двинулся. Водитель заранее притормаживает, заметив, как пешеход только собирается ступить на дорогу. Всё это кажется интуицией, но на самом деле за ней стоит строгий расчёт, который сейчас удалось описать учёным.
Группа нейробиологов из нескольких крупных научных центров Германии и Соединённых Штатов решила разобраться, как именно мозг предсказывает момент будущих событий. Их интересовал не сам факт реакции, а тайминг — то есть как он угадывает, когда именно что-то произойдёт. Ведь реакция зависит не только от силы сигнала, но и от того, насколько точно человек ожидает его во времени. Учёные провели серию экспериментов, в которых люди реагировали на простые вспышки света и короткие звуки. При этом вероятность появления сигналов меняли очень тонко, почти незаметно для участников. В результате удалось увидеть математическую модель того, как мозг строит ожидание на ближайшие секунды вперёд.
Оказалось, что мозг непрерывно оценивает вероятность того, что событие произойдёт в ближайшие три секунды. Не через минуту, не через десять секунд, а именно в очень коротком окне будущего. И чем выше вероятность события в конкретный момент времени, тем точнее он отслеживает течение времени. Если событие маловероятно, ощущение времени становится более размытым. Это похоже на ситуацию ожидания звонка: если вы точно знаете, что он прозвенит через несколько секунд, вы почти слышите тишину. Но если звонок может прозвучать когда угодно, чувство времени расплывается.
Самое интересное в том, что этот механизм одинаково работает и для очень быстрых событий, и для тех, что разворачиваются чуть медленнее. То есть мозг использует один и тот же принцип расчёта вероятности, независимо от того, ждём ли мы сигнал через долю секунды или через пару секунд. Учёные называют это масштабной независимостью, но если говорить просто — он не перестраивает систему предсказания каждый раз заново, а применяет один универсальный способ прогнозирования времени. Это открытие оказалось неожиданным ещё и потому, что оно противоречит старому представлению о том, что точность восприятия времени всегда подчиняется одному классическому закону психологии. Долгое время считалось, что точность временной оценки зависит только от длительности интервала. Но новые данные показывают, что решающую роль играет не длина ожидания, а вероятность события. То есть мозг точнее отслеживает время тогда, когда ему выгодно быть точным.
Один из авторов работы объяснил смысл открытия так: мозг предсказывает будущее одинаковым способом в самых разных ситуациях и скоростях событий. Благодаря этому люди так легко приспосабливаются к новым условиям. Если сказать проще — наша способность быстро привыкать к новому окружению основана на универсальном механизме предсказания ближайших секунд будущего.
Мы привыкли считать, что реакция — это что-то почти механическое. Увидел — ответил. Услышал — повернулся. Но на самом деле реакция — это всегда прогноз. Мозг не ждёт события, а готовится к нему заранее. И именно это делает нас такими адаптивными. Можно представить себе человека, который впервые сел за руль автомобиля. Поначалу всё кажется хаотичным, но через некоторое время мозг начинает предсказывать поведение дороги, других машин, сигналов светофора. И движение становится почти автоматическим. Всё благодаря работе тех же механизмов вероятностного ожидания.
Данные помогут лучше понять внимание, принятие решений и даже расстройства, при которых нарушается чувство времени. Это особенно важно для медицины, ведь если человек не может правильно предсказывать момент событий, страдает координация, внимание, способность учиться и ориентироваться в среде. Возможно, в будущем такие исследования помогут точнее диагностировать неврологические нарушения или создавать тренировки для восстановления временного восприятия.
Наш мозг создан не только для того, чтобы отвечать на события, а прежде всего для того, чтобы заранее их предугадывать.
Карл Фристон
Любопытно и то, что окно предсказания оказалось ограничено примерно тремя секундами. Почему именно так — пока неясно. Возможно, это связано с тем, как устроены нервные сети или как распределяются ресурсы внимания. Но факт остаётся фактом: мозг непрерывно строит прогноз на ближайшие несколько секунд, обновляя его каждую долю времени. Это похоже на навигационную систему, которая каждую секунду пересчитывает маршрут, но делает это настолько быстро, что человек не замечает процесса.
Если посмотреть на это с бытовой точки зрения, становится понятно, почему мы можем ловить мяч, перебегать дорогу, разговаривать без пауз и даже шутить вовремя. Все эти действия требуют точного попадания в момент. И все они основаны не только на реакции, но и на ожидании. Мозг как будто постоянно задаёт вопрос о том, когда это произойдёт, — и сразу готовит ответ.
Исследование также даёт объяснение тому, почему люди так по-разному переносят неопределённость. Когда вероятность события низкая, чувство времени становится менее точным. В условиях неопределённости мозг тратит больше ресурсов на широкий прогноз. Возможно, поэтому ожидание в неизвестности кажется таким длинным и утомительным. И наоборот, когда момент события ясен, время летит быстрее.
