Shkencëtarët thyejnë drejtimin e kohës deri në nivelin qelizor në studimin e përkuljes së mendjes

Kalimi i kohës është një aspekt universal i jetës. Por çfarë është koha dhe pse e përjetojmë atë si diçka që ka drejtim, me të kaluar dhe një të ardhme? Në një studim të ri, shkencëtarët kanë zbërthyer këtë “shigjetë të kohës” në një nivel fizik mikroskopik.

Ligji i dytë i termodinamikës thotë se çdo gjë priret të lëvizë nga rendi në çrregullim, një proces i njohur si entropia që përcakton shigjetën e kohës. Një shigjetë më e fortë e kohës do të thotë se do të ishte më e vështirë për një sistem të kthehej në një gjendje më të rregulluar.

“Gjithçka që ne e perceptojmë si një ndryshim midis së kaluarës dhe së ardhmes buron thelbësisht nga ai parim i vetëm për universin,” tha Christopher Lynn, autori kryesor i studimit. Lynn tha se motivimi i tij për studimin ishte “të kuptonte se si shigjetat e kohës që shohim në jetë” përshtaten në këtë ide më të madhe të entropisë në shkallën e të gjithë universit.

Duke përdorur kërkime të bëra më parë mbi salamandrat, Lynne dhe kolegët në Universitetin e Qytetit të Nju Jorkut dhe Princeton ekzaminuan se si shigjeta e kohës përfaqësohet në ndërveprimet midis neuroneve të amfibëve në përgjigje të shikimit të një filmi. Hulumtimi i tyre së shpejti do të botohet në revistën Physical Review Letters.

Nga njëra anë, është disi e qartë se një shigjetë e kohës do të prodhohej biologjikisht. “Për të qenë gjallë, pothuajse, duhet të kesh një shigjetë kohe, sepse zhvilloheni nga një foshnjë në një të rritur dhe jeni vazhdimisht duke lëvizur dhe duke marrë stimuj,” tha Lynne. Në të vërtetë, entropia këtu është e pakthyeshme – nuk mund të ktheheni prapa.

Megjithatë, ajo që gjeti ekipi ishte gjithçka veçse intuitive.

Lynne dhe kolegët shikuan një studim të veçantë të vitit 2015, ku studiuesit i kishin kërkuar salamanderët të shikonin dy filma të ndryshëm. Njëri përshkruante një skenë të peshkut që notonte përreth, e ngjashme me atë që një salamandër mund të përjetonte në jetën e përditshme. Ashtu si në botën reale, videoja kishte një shigjetë të qartë të kohës—d.m.th., nëse e shikonit në anën e kundërt, do të dukej ndryshe sesa nëse do ta luanit përpara. Videoja tjetër përmbante vetëm një ekran gri me një shirit të zi, horizontal në mes të ekranit, i cili lëvizte shpejt lart e poshtë në një mënyrë të rastësishme dhe nervoze. Kjo video nuk kishte një shigjetë të dukshme të kohës.

Një pyetje kryesore për studiuesit ishte nëse ata mund të zgjidhnin shenja të “pakthyeshmërisë lokale” në ndërveprimet midis grupeve të vogla të neuroneve të retinës në përgjigje të këtij stimuli. A do të ishin të pranishme ndërveprimet me pakthyeshmëri – ato do të dukeshin të ndryshme nëse do të luheshin në të kundërt, duke pasur një “shigjeta të kohës” në ndërveprime më të thjeshta ose më komplekse midis neuroneve?

“Mund të shkoni të shikoni një sistem dhe mund të pyesni: a janë ndërveprimet më të ndërlikuara që prodhojnë fuqishëm shigjetën e kohës, apo është dinamika më e thjeshtë?” tha Lynn.

Studiuesit zbuluan se ndërveprimet midis çifteve të thjeshta të neuroneve kryesisht përcaktuan shigjetën e kohës, pavarësisht se cilin film shikonin salamandrat. Në fakt, autorët gjetën një shigjetë më të fortë të kohës për neuronet kur salamandrat shikuan videon me ekranin gri dhe shiritin e zi – me fjalë të tjera, videoja pa një shigjetë kohe në përmbajtjen e saj nxori një shigjetë më të madhe të kohës në neurone. .

“Ne me naivitet menduam se nëse stimuli ka një shigjetë më të fortë të kohës, kjo do të shfaqet në retinë tuaj,” tha Lynn. “Por ishte e kundërta. Kjo është arsyeja pse ishte befasuese për ne.”

Ndërsa studiuesit nuk mund të thonë me siguri pse ndodh kjo, Lynn tha se mund të jetë sepse salamandrat janë mësuar më shumë të shohin diçka si filmi i peshkut dhe përpunimi i filmit më artificial kërkon më shumë energji. Në një sistem më të çrregullt, i cili do të kishte një shigjetë më të madhe të kohës, harxhohet më shumë energji. “Të jesh gjallë do të përcaktojë ende një shigjetë kohe,” tha Lynne, pavarësisht nga stimuli.

Disa kërkime sugjerojnë, tha Lynn, se te njerëzit, perceptimi i shigjetës së kohës në trurin e njeriut mund të lidhet me sa vështirë mendojnë njerëzit. Lynn tha se shpreson që kërkimet e ardhshme mund të hedhin më shumë dritë mbi këtë ide.

“Nëse nuk është domosdoshmërisht shigjeta e kohës në stimulin që e drejton shigjetën e kohës në retinë, çfarë po e drejton atë?” ai pyeti.

Në fund të fundit, përvoja e kalimit të kohës në një trup fizik është edhe më komplekse sesa duket. Shkencëtarët mund të përdorin këtë qasje të kërkimit të pakthyeshmërisë lokale në kontekste të tjera, gjithashtu, ku mund të gjenden më shumë ndërveprime të papritura për të prodhuar kohë.

“Ajo nuk vlen vetëm për neuronet – ju mund ta aplikoni këtë për tufat e shpendëve, ose çdo gjë ku ndërveprojnë shumë gjëra, si popullatat e baktereve,” tha Lynne.

“Dhe përgjigjet mund të jenë krejtësisht të ndryshme; shigjeta e kohës mund të vijë nga vende krejtësisht të ndryshme, nga lloje krejtësisht të ndryshme ndërveprimesh.”