Beyinde Zaman Algısı ve Dopamin

İnsan beyni milisaniyelerden saatlere kadar çok geniş bir spektrumda zaman aralıklarını algılayabilme yetisine sahiptir.

Milisaniyeler düzeyindeki zaman algımız genellikle hareketlerimizi kontrol etmemize olanak tanırken spektrumun diğer ucundaki “sirkadyen ritim” olarak bilinen 24 saatlik döngülere ilişkin zaman algımız da fizyolojik süreçlerimizdeki döngüleri tanımlar ve hücrelerimizde gen ifadesi ile ilişkilendirilmiştir. Ancak kognitif olarak zaman algısı denildiğinde çalışmalar bu iki uç sürenin arasına denk gelen ve birkaç yüz milisaniye ile saniye-dakika düzeyindeki zaman aralıklarına dair bilinçli yargılarımıza odaklanır.

İnsan beyni dakikalar, saniyeler düzeyinde zaman aralıklarını yüksek doğrulukla tahmin edebilmektedir. Bu mekanizmanın beynimizde nasıl işlediğini araştırmacılar uzun yıllardır aydınlatmaya çalışmaktadır. Zaman algısının dikkat, bellek, motivasyon gibi pek çok değişkenden etkilendiği bilinmekte. Yani bir olayın ne kadar sürdüğüne veya üzerinden ne kadar zaman geçtiğine dair kararımızı pek çok şey etkilemektedir.

Zaman algısında çok sık atıfta bulunulan ve “pacemaker-accumulator modeli” zamana ilişkin kararımızın nasıl oluştuğuna ilişkin hipotetik bir model sunuyor (Gibbon,1984). Bu model, iç saat rolünü atfettiği bir pacemakerın sürekli atım ürettiğini ve bu atımların bir accumulator tarafından sayıldığını, daha sonra bu atımları geçmiş deneyimlerimizle karşılaştırdığımız bir çalışma belleği aşamasından sonra ise zaman dilimine ilişkin karar verdiğimizi öne sürüyor. Daha sonra pacemaker ile sayaç arasında hipotetik bir kapının dikkat tarafından kontrol edildiği düşünülerek modele “attentional switch” ekleniyor (Zakay and Block, 1994).

Zamanın geçişine dikkat ettiğimizde hipotetik sayaç daha fazla atım biriktiriyor ve bu nedenle gerçekte geçen zamandan daha uzun bir süre geçtiğine karar veriyoruz. Suyun başında kaynamasını beklediğimizde uzun süredir kaynamıyormuş gibi gelmesinin sebebi aslında dikkatimizin başka bir şeye değil, zamanın geçişine odaklanması. Dikkat, atım üreteci ile sayaç arasındaki ilişkiyi kontrol ederek zamanı olduğundan daha uzun algılamamıza neden oluyor. Çeşitli duygusal faktörlerin zaman algısına etkisinin ise pacemaker yani iç saati hızlandırma yoluyla gerçekleştiği söyleniyor.

Zaman algısından sorumlu beyin bölgeleri (Coull, 2015)

Bu hipotetik model zaman algısının aşamalarını iyi tanımlasa da, beyinde nerelerde temsil edildiği halen tartışmalı konulardan biri. En sık rapor edilen bölgelere baktığımızda zaman algısından sağ hemisferde baskın fronto-striatal bir ağın sorumlu olduğu görülüyor. Bazal gangliyonlar bu modeldeki atım üreteci ve kayıt aşaması ile, suplementer motor alan sayaç aşaması ile, dorsolateral prefrontal korteks çalışma belleği aşaması ile, pariyetal korteks ise dikkatin zamana yönlendirilmesiyle ilişkili görünüyor. Çalışmalarda çok sık rapor edilen bir diğer yapı olan serebellum (beyincik) ise milisaniyeler düzeyindeki zaman algımız ile ilişkilendiriliyor. 

Bir taraftan bu bölgelerin rolü netleştirilmeye çalıştırılırken bir yandan da zaman algısında sıklıkla değinilen bir diğer odak dopaminerjik sistem. Zaman algısına etki eden faktörlerin kilit noktasında dopaminerjik nöronlar yer alıyor. Bilim insanları tarafından zaman algısı ile dopamin arasındaki ilişki uzun zamandır pek çok çalışmada vurgulansa da dopamin salgılayan nöronlar ile zaman tayini arasında doğrudan bir nedensellik olup olmadığı bilinmiyordu. Soares et al. (2016) tarafından yapılan ve Science dergisinde yayınlanan bir çalışma bu soruya yanıt veriyor. 

Çalışmada sıçanlar zamansal karşılaştırma yapmak üzere eğitiliyor. Ard arda duydukları iki sesten ikincisi daha uzunsa sol taraftaki, daha kısaysa sağ taraftaki oluğu seçerek tercih belirtiyorlar ve doğru bildiklerinde ödüllendiriliyorlar. 

Zaman algısı deney düzeneği (Soares, 2016)

Bir dizi deney sonrasında dopamin salgılayan bir grup nöron, optogenetik yöntemi ile manipüle ediliyor. Optogenetikte, seçilen nöronlar genetik olarak modifiye edilerek ışığa duyarlı proteinlerden oluşan iyon kanalları sentezleyebilir hale getiriliyor. Operasyonla sıçanın beynine optik uyarıcı yerleştiriliyor. Böylece yaşayan organizmada, seçili nöronlar ışıkla uyarılabiliyor veya inhibe edilebiliyor. Orta beyinde yer alan Substantia Nigra’nın pars compacta kısmı beyinde dopamin sentezleyen önemli bölgelerden biri ve bu çalışmada manipüle edilen nöronlar burada yer alıyor. Çalışmanın bulguları substantia nigra’daki dopaminerjik nöronların zaman algısını doğrudan kontrol ettiğini gösteriyor. Bu alandaki dopamin nöronları ışıkla uyarıldığında sıçanların kısa seçeneği belirten (soldaki) oluğu seçme oranlarında artış gözlenmiş. Tam tersi bu nöronlar inhibe edildiğinde ise uzun tarafı temsil eden oluğu seçme oranları artmış. Yani dopaminerjik aktivasyon arttırıldığında zaman olduğundan daha kısa algılanırken, dopaminerjik aktivite baskılandığında zamanı olduğundan daha uzun algılamışlar. Bu değişim sadece dopamin nöronları manipüle edildiğinde gözlenmiş ve manipülasyon ortadan kalktığında sıçanların zaman algıları normal seyrinde devam etmiş. 

Bu çalışma zaman algısı literatürüne, dopamin ile zaman algısı arasındaki bağın, korelasyondan öte nedensellik taşıdığını göstermesi açısından önemli bir katkı sağlıyor. Günlük hayatımızda da bu mekanizmanın yansımalarını gözlemleyebiliriz. Örneğin; keyif aldığımız bir aktivite ile meşgulken zamanın nasıl geçtiğini anlamazken, sıkıldığımızda zaman geçmek bilmez. Artık biliyoruz ki bu fenomenin altında yatan değişken doğrudan dopamin nöronlarının aktivitesi. Keyif aldığımız durumlarda dopamin nöronlarımızın aktivitesi arttığından zamanı daha kısa algılarken, sıkıldığımızda dopamin aktivasyonu azalır ve zamanı olduğundan daha uzun algılarız.

Yazan: Gözde Vatansever (AÜ Beyin Araştırmaları Uygulama ve Araştırma Merkezi)
Düzenleyen: Onur Arpat

NöroBlog’u Patreon üzerinden desteklemek için: patreon.com/NoroBlog

Kaynaklar ve ileri okuma:

Science Soares, S. et al 2016

Açık Bilinç İnci Ayhan ile zaman algısı üzerine söyleşi

Neuropsychopharmacology Coull, JT et al 2011

Anasayfamızdan daha fazla sinirbilim yazısına ulaşabilir, podcast ve videolarımıza erişebilirsiniz.