Como o seu cérebro conta o tempo?

Dos relógios de sol e dos relógios de água dos antigos egípcios, através dos primeiros cronômetros marinhos, aos relógios atômicos modernos, os humanos iniciaram uma busca para medir o tempo com cada vez maior precisão. Essa missão revolucionou a exploração marítima, ancorou a revolução industrial e permitiu nossa capacidade atual de nos localizar com precisão (e nossos smartphones perdidos) no espaço. No mundo moderno, regularmente seguimos o tempo em escalas com mais de 15 ordens de grandeza: a partir da precisão de nanossegundos necessária para o GPS, ao rastreamento de nossa viagem anual ao redor do sol. E entre esses extremos medimos os minutos e horas que regem nossas atividades diárias. Surpreendentemente, podemos usar o mesmo dispositivo para medir o tempo em todo esse espectro temporal completo: os relógios atômicos são usados ​​para espiar os atrasos no nanosegundo na chegada de sinais de diferentes satélites, bem como para fazer ajustes no ano civil. Este relógio corresponde a toda estratégia é exatamente o oposto da solução concebida pela natureza para resolver o problema do tempo.

Toda vez que você gira a cabeça em direção a um carro chiando, você está realmente falando tempo. Seu sistema auditivo rastreou o fato de que o som chegou em uma orelha cem microsegundos antes que o outro, e usou essas informações para calcular onde o som se originou. Na escala muito mais longa de horas e dias, nosso relógio circadiano antecipa o nascer e o pôr-do-sol, e faz uma ampla gama de ajustes hormonais e fisiológicos para nos preparar para a hora de dormir. No intervalo intermediário, na escala de milissegundos e segundos, a habilidade do cérebro para dizer tempo é igual ou mais importante. A fala e a música não existiriam se não pudéssemos medir a informação contida nas sílabas, palavras e notas de duração, ou as pausas entre elas. E, em uma escala ligeiramente mais longa, nosso sentido subjetivo do tempo nos diz quando a luz vermelha ficará verde.

Mas como o cérebro conta a hora? Embora ainda não conheçamos a resposta completa a esta questão, sabemos que não existe uma única resposta.

O relógio circadiano é provavelmente o melhor entendido dos guardiões do tempo do cérebro. E a verdade seja dita, os organismos nem precisam de um cérebro para antecipar os ritmos diários da Terra. Humanos, moscas de frutas, plantas e até algumas bactérias têm ritmos circadianos. Você pode imaginar, por que uma bactéria se preocuparia com a hora do dia? Curiosamente, a força mais antiga que impulsiona a evolução dos relógios circadianos foi provavelmente os efeitos nocivos da radiação solar no DNA. A radiação ultravioleta causa mutações durante a replicação do DNA. Os organismos unicelulares, desprovidos de um órgão protetor, como a pele, são particularmente vulneráveis ​​a erros de replicação induzidos pela luz. Assim, dividir a noite proporcionou um meio para aumentar o sucesso reprodutivo. Seja em seres humanos, plantas ou bactérias, o relógio circadiano depende de um circuito de feedback bioquímico. O DNA sintetiza as proteínas através da transcrição, quando esta proteína atinge uma concentração crítica, inibe a transcrição do DNA que foi responsável pela sua síntese para começar; e quando a proteína se degrada, a transcrição do DNA e a síntese da proteína começam de novo. Não coincidentemente, esse ciclo leva aproximadamente 24 horas. Os detalhes dos genes e proteínas envolvidos no relógio circadiano variam de organismo para organismo, mas a estratégia geral é a mesma.

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Nós sabemos muito menos sobre como o cérebro mede as diferenças na pausa entre as palavras em "sem cachorros, por favor" e "sem cães, por favor". Ou como o cérebro antecipa o próximo anel de um telefone que toca? No entanto, é cada vez mais claro que a resposta terá pouca semelhança com um relógio real.

Todos os relógios modernos funcionam em dois componentes simples: um oscilador e um contador. O oscilador, como o pendulo de um relógio de avô ou as vibrações eletromecânicas de um cristal de quartzo de um relógio digital, tics a algum ritmo constante. O contador simplesmente acompanha o número total de tiques do oscilador. Mas há muitas maneiras de dizer o tempo que não requerem osciladores e contadores. Considere as ondulações criadas por duas gotas de chuva caindo em uma lagoa. Cada um cria anéis concêntricos em expansão e, se você tivesse uma imagem de duas ondulações, você poderia saber qual raindrop caiu primeiro – e se você estivesse tão inclinado, você poderia calcular o intervalo entre as duas gotas. Há evidências significativas de que, da mesma forma, os padrões das ondulações em uma lagoa podem ser usados ​​para dizer tempo, que o cérebro usa padrões de mudança de atividade neural para o tempo ¹ . Para entender como isso poderia funcionar, imagine olhar para as janelas de um arranha-céu durante a noite e, para cada janela, você pode ver se a luz na sala está ligada ou desligada. Agora vamos supor que, por algum motivo, o mesmo padrão é repetido todos os dias. Em uma janela, a luz acende-se imediatamente ao pôr-do-sol, em mais uma hora após o pôr-do-sol, em outra a luz acende-se ao pôr-do-sol e desliga-se depois de uma hora e volta em 3 horas. Se houvesse 100 janelas, poderíamos escrever uma série de dígitos binários que representassem o "estado" do prédio em cada ponto no tempo 1 0 1 … ao pôr do sol, 1 1 0 … uma hora após o pôr-do-sol, e assim por diante – cada dígito representando se a luz em uma determinada janela estava ligada ou desligada. Mesmo que o prédio não tenha sido projetado para ser um relógio, você pode ver que poderíamos usá-lo para dizer tempo pelo padrão de luzes no Windows. Nesta analogia, cada janela é um neurônio que pode estar "ligado" (potenciais de ação de disparo) ou "desligado" (silencioso). A chave para o funcionamento deste sistema é que o padrão deve ser reprodutível. Uma série de estudos registraram grupos de neurônios enquanto os animais estavam realizando uma tarefa e demonstraram que o padrão de mudança de neurônios ativos poderia ser usado para dizer tempo ao longo dos segundos.

Como conseqüência do processo de design inerentemente não sistemático da evolução, temos um amálgama de diferentes mecanismos biológicos de manutenção do tempo dentro do nosso cérebro. E cada time detentor é especializado em escala de tempo muito específica. Em outras palavras, seu relógio circadiano não tem uma segunda mão, e os mecanismos que o cérebro usa para dizer quando a luz vermelha está prestes a mudar não tem uma hora de mão.

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