A common neural mechanism underlies experiences of passage of time
باستخدام تخطيط كهربائية الدماغ في بيئات الواقع الافتراضي، تُظهر هذه الدراسة أن آلية تذبذب عصبي مشتركة ومستقلة عن الموقف تكمن وراء التجربة الذاتية لمرور الوقت، بغض النظر عن المحفزات البصرية المحددة أو المدة الفعلية.
المؤلفون الأصليون:Mathis Jording, Mark Wünsche, Megha Madathil, David H.V. Vogel, Shivakumar Viswanathan, Kai Vogeley
يبدو الوقت مختلفاً اعتماداً على ما تفعله. فعندما تنتظر في طابور ممل، قد تبدو الدقائق وكأنها تمتد إلى الأبد، ومع ذلك، عندما تنغمس في محادثة رائعة، قد تتلاشى الساعات في طرفة عين. هذا الشعور بأن الوقت يمر ببطء أو بسرعة هو تجربة إنسانية عالمية، تختلف عن مجرد عدّ الثواني التي مرت بالفعل. لطال old العلماء في التساؤل عما إذا كان هذا الشعور الذاتي بمرور الوقت هو مجرد مجموعة من الحيل الذهنية المختلفة التي يمارسها دماغنا في مواقف مختلفة، أم أن هناك محركاً واحداً ثابتاً يعمل تحت كل هذه الظروف. فهل يستخدم الدماغ طريقة محددة واحدة لخلق الشعور بتسارع الوقت، بغض النظر عما إذا كنا نشعر بالملل أو الإثارة، أم أنه يغير تروسه تماماً بناءً على السياق؟
وللإجابة على ذلك، صمم باحثون من مركز "فورشونغسزن تسنتروم يوليش" وجامعة كولونيا تجربة وضعت المتطوعين داخل عالم واقع افتراضي لمراقبة سماء مليئة بالنجوم المتحركة. أرادوا معرفة ما إذا كان بإمكانهم إيجاد نمط مشترك في النشاط الكهربائي للدماغ يتنبأ بما إذا كان الشخص سيشعر بأن الوقت يمر سريعاً أو بطيئاً، بغض النظر عن كيفية حركة النجوم. استخدم الفريق شاشة مثبتة على الرأس لعرض مشهد من مقصورة سفينة فضائية، تطل على حقل من النجوم الملونة. تحركت هذه النجوم بسرعات مختلفة وظهرت بأعداد متفاوتة، مما خلق بيئة بصرية يمكن جعلها تبدو وكأن الوقت يتسارع أو يتباطأ. وبينما كان المشاركون يشاهدون هذه النجوم لمدة عشرين ثانية تقريباً، سجل الباحثون موجاتهم الدماغية باستخدام غطاء رأس يحتوي على ستة وستين مستشعراً وُضعت على فروة رأسهم.
ركزت الدراسة على متغيرين رئيسيين: سرعة حركة النجوم وعدد النجوم في السماء. ومن خلال تغيير هذين العاملين، أنشأ الباحثون ست نسخ مختلفة من حقل النجوم؛ بعضها لم يكن فيه أي حركة على الإطلاق، وبعضها كان يتحرك ببطء، وبعضها الآخر كان يتحرك بسرعة. وبالمثل، كان بعضها يحتوي على عدد قليل من النجوم، بينما كان البعض الآخر مكتظاً بالعديد منها. وبعد كل مشاهدة، طُلب من المشاركين تحديد اللون الأكثر هيمنة، ثم تقييم سرعة مرور الوقت على مقياس من صفر إلى مائة. وأكدت النتائج أن التغييرات البصرية قد نجحت: فعندما كانت النجوم تتحرك بشكل أسرع أو كانت أكثر عدداً، أفاد الناس باستمرار بأن الوقت بدا وكأنه يمر بسرعة أكبر.
ومع ذلك، لم يكن جوهر البحث يتعلق فقط بما شعر به المشاركون، بل بما كان يفعله دماغهم أثناء شعورهم بذلك. فقد قام الباحثون بتقسيم فترات المشاهدة التي استغرقت عشرين ثانية إلى لقطات صغيرة مدة كل منها ثانيتان، وحللوا الإيقاعات الكهربائية للدماغ خلال تلك اللحظات. واستخدموا برنامج حاسوب للبحث عن علاقة بين نمط موجات الدماغ المحدد والتقييم الذي سيقدمه المشارك لاحقاً. ووجدوا أن الحالة الكهربائية للدماغ أثناء المشاهدة كانت بالفعل مؤشراً موثوقاً لكيفية تقدير الشخص لمرور الوقت. فإذا أظهر الدماغ نمطاً معيناً من النشاط، استطاع الحاسوب التنبؤ بدقة بما إذا كان الشخص سيقول إن الوقت بدا بطيئاً أو سريعاً.
جاء الاكتشاف الأكثر أهمية عندما اختبر الباحثون ما إذا كان هذا النمط الدماغي خاصاً بنوع واحد فقط من حقول النجوم أم أنه إشارة عالمية. فقد قاموا بتدريب الحاسوب على التعرف على النمط الدماغي لتوليفة محددة من السرعة وكثافة النجوم، ثم سألوا عما إذا كان هذا النمط نفسه يمكنه التنبؤ بالشعور بالوقت أثناء مشاهدة توليفة مختلفة تماماً. على سبيل المثال، هل يمكن للنمط الدماغي المستخلص من مراقبة نجوم بطيئة الحركة أن يتنبأ بالشعور بالوقت أثناء مشاهدة نجوم سريعة الحركة؟ كانت الإجابة هي نعم. فالسمة العصبية نفسها التي تنبأت بالشعور بمرور الوقت بسرعة في سماء مزدحمة وسريعة الحركة، تنبأت أيضاً بذلك في سماء متفرقة وبطيئة الحركة. وهذا يشير إلى أن الدماغ لا يستخدم آلية مختلفة لكل موقف مختلف، بل يعتمد على عملية واحدة مستقرة تترجم شدة التغيير في البيئة المحيطة إلى الشعور بحركة الوقت إلى الأمام.
يتحدى هذا الاكتشاف الفكرة القائلة بأن إحساسنا بالوقت هو مجرد قصة استرجاعية نحكيها لأنفسنا بعد انتهاء الحدث. فلو كان الأمر كذلك، لما استطاعت الأنماط الدماغية أثناء الحدث التنبؤ بالشعور بدقة، ولما انطبقت قواعد موقف ما على موقف آخر. بدلاً من ذلك، تشير الأدلة إلى عملية تشبه الإدراك الحسي، حيث يقوم الدماغ باستمرار بتحويل معدل التغيير في العالم من حولنا إلى تجربة مباشرة لتدفق الوقت. ورغم أن الدراسة أجريت في بيئة افتراضية محكومة مع محفزات بصرية محددة، إلا أنها تقدم أول دليل واضح على وجود آلية عصبية مشتركة تكمن وراء الطرق المتنوعة التي نختبر بها الوقت. إنها تشير إلى أنه سواء كنا نراقب حقل نجوم أو نعيش يوماً حافلاً، فإن الدماغ يستخدم نفس اللغة الأساسية ليخبرنا أن الوقت يمضي.
ملخص تقني: آلية عصبية مشتركة تكمن وراء تجارب مرور الوقت
بيان المشكلة تختلف التجربة الذاتية لمرور الوقت (PoT) — والتي توصف غالباً بأن الوقت "يطير" أو "يتوقف" — بشكل كبير عبر مواقف مختلفة، وبشكل مستقل عن المدة الفيزيائية الفعلية. وبينما تُستخدم أحكام مرور الوقت (PoTJs) لوصف سياقات حسية وإدراكية وعاطفية متنوعة، لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت هذه التجارب المتفاوتة تنبع من آلية عصبية واحدة ومشتركة، أم أنها مجرد انعكاسات استرجاعية (بمثابة "مفردات" لحالات ظرفية مختلفة) تعتمد على عمليات مرتبطة بالسياق. تهدف هذه الدراسة إلى التمييز بين حسابين متنافسين: "حساب الإدراك" (PER account)، الذي يفترض وجود عملية تشبه الإدراك ذات بصمة عصبية ثابتة عبر المواقف المختلفة، و"حساب الاسترجاع" (REF account)، الذي يشير إلى أن أحكام مرور الوقت هي عمليات إعادة بناء استرجاعية حيث تختلف العلاقة بين حالة الدماغ والحكم باختلاف الموقف.
المنهجية استخدم الباحثون بيئة واقع افتراضي (VR) محكومة مدمجة مع تخطيط كهربية الدماغ عالي الكثافة (EEG) للتلاعب بمنهجي بتجارب مرور الوقت.
المحفزات: شاهد المشاركون (العدد = 41) محفز "حقل النجوم" داخل سماعة واقع افتراضي غامرة بالكامل (HTC Vive Pro Eye). يتكون حقل النجوم من نجوم ملونة متحركة. تم تغيير ميزتين بصريتين بشكل منهجي للتأثير على مرور الوقت: السرعة (صفر، بطيئة، سريعة) والكثافة (نجوم قليلة، نجوم كثيرة)، مما أدى إلى إنشاء ستة متغيرات متميزة.
المهمة: قام المشاركون بأداء "مهمة تتبع لون حقل النجوم" لمدة تتراوح بين 19 إلى 21 ثانية لكل محاولة، مع مراقبة اللون السائد للنجوم. وفور انتهاء كل محاولة، أبلغ المشاركون عن اللون السائد وقدموا حكماً لمرور الوقت (PoTJ) باستخدام مقياس تناظري بصري (0 = بطيء جداً، 100 = سريع جداً).
جمع البيانات: تم تسجيل تخطيط كهربية الدماغ (EEG) بـ 64 قناة طوال فترة المحاولات. تمت معالجة البيانات مسبقاً لإزالة الشوائب، ثم تم تقسيم بيانات المحاولات المستمرة إلى "لقطات" مدة كل منها ثانيتان.
استخراج الميزات: لكل لقطة مدتها ثانيتان، تم حساب قدرة التذبذب في خمس نطاقات ترددية معيارية (دلتا، ثيتا، ألفا، بيتا-منخفض، بيتا-عالي) عبر جميع القنوات الـ 64، مما نتج عنه متجه ميزات مكون من 320 بُعداً لكل لقطة.
التحليل: تم استخدام نهج تعلم آلي يعتمد على انحدار ناقلات الدعم (SVR).
التنبؤ: تم تدريب النموذج للتنبؤ بأحكام مرور الوقت (PoTJs) من لقطات EEG ضمن متغيرات محددة لحقل النجوم.
التعميم: من الأهمية بمكان، اختبرت الدراسة ما إذا كان المتنبئون المدربون على متغير محدد (مثل السرعة البطيئة) يمكنهم التنبؤ بدقة بأحكام مرور الوقت في متغيرات أخرى (مثل السرعة العالية أو الكثافة المختلفة). كان هذا التعميم عبر المتغيرات هو الاختبار الأساسي لوجود آلية عصبية مشتركة.
التحقق: تم استخدام إجراء التحقق المتبادل بـ 5 طيات واختبارات التبديل (5,000 تشغيل) لضمان تجاوز دقة التنبؤ لمستوى الصدفة.
النتائج الرئيسية
التحقق السلوكي: نجحت عملية التلاعب بالسرعة والكثافة في التأثير على أحكام مرور الوقت (PoTJs). أدت السرعات الأعلى، وفي الظروف التي تكون فيها الكثافة عالية، إلى تقارير تفيد بأن الوقت يمر بشكل أسرع. أكدت دقة مهمة تتبع اللون انتباه المشاركين.
تمايز الحالة العصبية: أكد تحليل EEG أن مهمة حقل النجوم استحثت حالة عصبية متميزة مقارنة بحالة الراحة (التي تميزت بانخفاض قدرة ألفا في المنطقة القذالية). علاوة على ذلك، كانت الأنماط العصبية أكثر تشابهاً داخل نفس متغير حقل النجوم مقارنة بالمتغيرات المختلفة، مما يؤكد أن المحفزات استحثت حالات دماغية محددة وقابلة للقياس.
التنبؤ بمرور الوقت: نجحت أنماط التذبذب العصبي أثناء تقديم المحفز في التنبؤ بأحكام مرور الوقت اللاحقة. كان الارتباط بين التنبؤات وأحكام مرور الوقت الفعلية أعلى بكثير من الصفر (r≈0.474)، مما يثبت أن حالة الدماغ تحتوي على معلومات حول التجربة الذاتية للوقت.
التعميم عبر المواقف: كانت النتيجة الجوهرية هي أن المتنبئون المدربون على بيانات من متغير واحد لحقل النجوم (سرعة أو كثافة محددة) نجحوا في التعميم للتنبؤ بأحكام مرور الوقت في متغيرات أخرى.
المتنبئون المدربون على مستوى سرعة معين تنبأوا بأحكام مرور الوقت في مستويات السرعة الأخرى.
المتنبئون المدربون على مستوى كثافة معين تنبأوا بأحكام مرور الوقت في مستويات الكثافة الأخرى.
صمد هذا التعميم حتى عند الاختبار عبر تركيبات من السرعة والكثافة، مما يشير إلى أن الآلية العصبية الأساسية مستقرة ومستقلة عن معدل التغيير اللحظي للمحفز.
الأهمية والادعاءات يزعم المؤلفون أن هذه النتائج تقدم أول دليل على وجود "بصمة دماغية" مستقرة لتجربة مرور الوقت. تدعم النتائج حساب الإدراك (PER account)، مما يشير إلى أن تجارب مرور الوقت، رغم حساسيتها العالية للسياق الظرفي، تعتمد على آلية عصبية مشتركة.
تكمن أهمية هذا العمل في:
الرؤية الميكانيكية: يوضح أن العلاقة بين حالة الدماغ وتجربة مرور الوقت ثابتة عبر السياقات الحسية المختلفة، مما يدحض فكرة أن أحكام مرور الوقت هي مجرد تسميات استرجاعية لتجارب متباينة.
التمييز الزمني: يعزز التمييز بين مرور الوقت (التدفق الذاتي) وإدراك المدة (التقدير الموضوعي)، موضحاً أن مرور الوقت يستند إلى عملية عصبية مستمرة تشبه الإدراك وليس مجرد إعادة بناء معرفي لاحق.
الاتجاهات المستقبلية: يشير المؤلفون إلى أنه بينما تحدد هذه الدراسة آلية مشتركة للمحفزات الديناميكية البصرية، فإن أصل مرور الوقت من المرجح أن يتضمن دمج مصادر حسية متعددة (سمعية، داخلية، إلخ). إن تحديد هذه البصمة العصبية يفتح الباب أمام تحقيقات تجريبية مستقبلية حول الأسس البيولوجية العصبية لإدراك الوقت واضطراباته المحتملة في الحالات النفسية.
تظل الورقة متواضعة في نطاقها، حيث ذكرت أن أصل تجربة مرور الوقت سيتم تحديده من خلال عملية مستمرة من جمع الأدلة بدلاً من دراسة واحدة، وهي لا تقترح تطبيقات سريرية فورية أو بروتوكولات تجريبية مستقبلية محددة بخلاف الدعوة العامة لمزيد من الاستقصاء حول الدور الوظيفي لمرور الوقت.