Zegar w mózgu

Zegary skonstruowane przez człowieka opierają się na żenująco prostej zasadzie: zliczaniu cykli oscylatora. Stopień zaawansowania oscylatora może wykazywać olbrzymie zróżnicowanie – oscylatorem bywa ruch wahadła, wibracja kryształu kwarcu albo cykle „drgań” promieniowania elektromagnetycznego, lecz ostatecznie w działaniu zegarów, dzieł ludzkiej ręki, chodzi po prostu o zliczanie, ile razy jakiś powtarzający się okresowo proces wykona swoje „tik-tak”. Zważywszy, jak absurdalnie skuteczna okazuje się ta strategia śledzenia czasu, aż kusi, by założyć, że mózg w odmierzaniu czasu opiera się na podobnych zasadach.

Prawdopodobnie to założenie jest zbyt kuszące. Teoria dotycząca sposobu, w jaki mózg odmierza czas w skali od milisekund do sekund, nosi nazwę modelu wewnętrznego zegara. Jak sama nazwa wskazuje, model ten opiera się na zasadzie przypominającej działanie zegarów skonstruowanych przez człowieka: neuron lub grupa neuronów miałyby wytwarzać rytm z pewną stałą częstotliwością, podczas gdy inna grupa zliczałaby te „tyknięcia”. Wydaje się to rozsądną hipotezą, zwłaszcza gdy wiemy, że wiele neuronów rzeczywiście wykonuje oscylacje, to znaczy może wielokrotnie „odpalać” impulsy w dość stałych odstępach czasowych. Istotnie, oscylujące fale mózgowe, oddychanie, chodzenie, bicie serca stanowią przykłady wysoce rytmicznych zjawisk biologicznych, opartych na biologicznych oscylatorach, których okresy wahają się od kilkudziesięciu milisekund do kilku sekund. Skonstruowane przez człowieka zegary wymagają jednak czegoś więcej niż oscylator; muszą zawierać mechanizm zliczający wszystkie oscylacje – tę funkcję spełniają koła zębate zegara mechanicznego lub elektroniczne obwody zegara kwarcowego. Tu właśnie tkwi problem: choć neurony mogą mieć talent do oscylacji, liczenie nie jest ich mocną stroną.