Alasan Terungkap untuk Rasa Elastis Otak terhadap Waktu

 Penelitian baru menemukan bahwa pengalaman subjektif dari waktu terkait dengan pembelajaran, harapan yang gagal, dan kelelahan saraf

 

Indra waktu kita mungkin menjadi perancah untuk semua pengalaman dan perilaku kita, tetapi ini adalah perasaan yang tidak stabil dan subjektif, mengembang dan menyusut seperti akordeon. 

Emosi, musik, peristiwa di sekitar kita, dan pergeseran perhatian kita semua memiliki kekuatan untuk mempercepat atau memperlambat waktu kita. 

Saat disajikan dengan gambar di layar, kami melihat wajah marah lebih lama dari wajah netral, laba-laba lebih lama dari kupu-kupu, dan warna merah bertahan lebih lama dari biru. Panci yang diawasi tidak pernah mendidih, dan waktu berlalu ketika kita bersenang-senang.

Bulan lalu di Nature Neuroscience , trio peneliti di Weizmann Institute of Science di Israel menyajikan beberapa wawasam baru yang penting tentang apa yang membentang dan menekan pengalaman kita tentang waktu. 

Mereka menemukan bukti untuk dugaan hubungan lama antara persepsi waktu dan mekanisme yang membantu kita belajar melalui penghargaan dan hukuman. 

Mereka juga menunjukkan bahwa persepsi waktu terkait dengan ekspektasi otak kita yang terus diperbarui tentang apa yang akan terjadi selanjutnya.

“Semua orang tahu pepatah bahwa 'waktu berlalu ketika Anda bersenang-senang,'” kata Sam Gersam, ahli saraf kognitif di Universitas Harvard yang tidak terlibat dalam penelitian ini. 

“Tapi cerita lengkapnya mungkin lebih bernuansa: Waktu berlalu ketika Anda bersenang-senang lebih dari yang Anda harapkan.”

Saatnya Belajar

"Waktu" tidak hanya berarti satu hal bagi otak. Wilayah otak yang berbeda bergantung pada berbagai mekanisme saraf untuk melacak perjalanannya, dan mekanisme yang mengatur pengalaman kita tampaknya berubah dari satu situasi ke situasi berikutnya.

Tetapi penelitian puluhan tahun menunjukkan bahwa neurotransmitter dopamin memainkan peran penting dalam cara kita memandang waktu. Dopamin memiliki banyak efek pada berapa banyak waktu yang kita pikir telah berlalu dalam periode tertentu, dan efek ini dapat menimbulkan konflik yang membingungkan. Beberapa penelitian telah menemukan bahwa peningkatan dopamin mempercepat jam internal hewan, membuatnya melebih-lebihkan berlalunya waktu; yang lain menemukan bahwa dopamin memampatkan peristiwa dan membuatnya tampak lebih cepat ; yang lain lagi telah mengungkap kedua efek tersebut, tergantung pada konteksnya.

Asosiasi dopamin dengan persepsi waktu menarik, sebagian karena neurotransmitter lebih dikenal karena fungsinya dalam proses pembelajaran penghargaan dan penguatan. Ketika kita menerima hadiah yang tidak terduga, misalnya - dalam apa yang dikenal sebagai kesalahan prediksi - kita mengalami aliran bahan kimia, yang mengajarkan kita untuk terus melakukan perilaku itu di masa depan.

Mungkin lebih dari sekadar kebetulan bahwa dopamin sangat mendasar bagi persepsi waktu dan proses pembelajaran. Obat-obatan seperti metamfetamin dan gangguan neurologis seperti Parkinson mengubah kedua proses tersebut dan juga melibatkan perubahan dopamin. Dan belajar itu sendiri - asosiasi perilaku dengan hasilnya - membutuhkan keterkaitan antara satu peristiwa dengan peristiwa lainnya dalam waktu. “Sungguh, inti dari algoritma pembelajaran penguatan adalah informasi tentang waktu,” kata Joseph Paton, ahli saraf di Champalimaud Foundation di Portugal. (Paton adalah seorang penyelidik untuk Kolaborasi Simons di Otak Global, didanai oleh Yayasan Simons, yang juga mendanai Majalah Quanta .)

Tetapi para ilmuwan belum menguraikan bagaimana dan di mana pembelajaran penguatan dan persepsi waktu diintegrasikan di otak. Sebaliknya, "dua bidang secara tradisional tetap terpisah," kata Martin Wiener , psikolog di Universitas George Mason. “Tidak ada yang bertanya, 'Bagaimana pembelajaran penguatan memengaruhi waktu, atau sebaliknya, jika keduanya menggunakan sistem neurotransmitter yang sama?'”

Kekuatan Kesalahan Prediksi

Makalah Nature Neuroscience baru oleh Ido Toren, Kristoffer Aberg dan Rony Paz meneliti pertanyaan itu lebih dekat. Partisipan penelitian melihat dua angka berkedip di layar, biasanya nol diikuti dengan nol lainnya. Nomor kedua ditampilkan untuk waktu yang berbeda-beda, dan peserta harus melaporkan nomor mana yang bertahan lebih lama. Tetapi kadang-kadang, secara acak, bilangan bulat positif atau negatif disajikan sebagai ganti nol kedua: Jika positif, peserta diberi uang, tetapi jika negatif, uang diambil sebagai hukuman.

Bagi partisipan, konsekuensi sejalan dengan pergeseran durasi stimulus kedua yang dirasakan. Ketika sesuatu yang tidak terduga tetapi bagus terjadi - "kesalahan prediksi positif," sebagaimana para peneliti menyebutnya - stimulus tampaknya bertahan lebih lama. Kejutan yang tidak diinginkan dari kesalahan prediksi negatif membuat pengalaman tersebut tampak lebih singkat. "Ini pada dasarnya memberi tahu kita bahwa persepsi kita tentang waktu akan secara sistematis bias oleh betapa terkejutnya kita tentang hasil," kata Matthew Matell , psikolog di Universitas Villanova yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Tim menunjukkan bahwa pola ini berlaku secara kuantitatif, dengan kesalahan prediksi yang lebih besar yang berkorelasi dengan distorsi yang lebih besar dari waktu yang dirasakan. Model pembelajaran reinforcement yang mereka bangun mampu memprediksi kinerja tiap mata pelajaran pada tugas. Pemindaian otak peserta penelitian melacak efek ini di wilayah yang disebut putamen, yang terlibat dalam pembelajaran motorik dan fungsi lainnya.

Meskipun eksperimen lebih lanjut diperlukan untuk mengetahui mekanisme yang tepat yang ada (dan peran dopamin), penelitian ini memiliki implikasi untuk model pembelajaran dan persepsi waktu. Anjing Pavlov yang berliur mengetahui bahwa bel berarti makanan, dan bahwa makanan itu akan terasa dengan cara tertentu - tetapi juga bahwa makanannya sudah dekat. 

Namun komponen temporal itu biasanya telah diturunkan ke pinggiran model pembelajaran penguatan. Waktu obyektif dari hadiah sering kali dimasukkan sebagai variabel, tetapi aspek subjektif dari persepsi waktu yang tidak ditekankan oleh karya baru.

Peran untuk Kelelahan Saraf

Mungkin sudah waktunya untuk mulai memasukkan sebagian dari subjektivitas itu. Jika manusia meregangkan atau mengontrak pengalaman waktu mereka sebagai respons terhadap sinyal, ini mungkin juga mengubah persepsi mereka tentang seberapa dekat atau jauh tindakan dan hasil tertentu - yang pada gilirannya dapat memengaruhi seberapa cepat asosiasi tersebut dipelajari. 

Efek pengaturan waktu yang terkait dengan kesalahan prediksi juga memberikan "karakteristik tambahan yang harus dipenuhi oleh model pembelajaran penguatan jika model tersebut akan menjadi representasi akurat dari apa yang sedang terjadi," kata bowen Fung mantan peneliti postdoctoral di California Institute of Technology yang sekarang bekerja di sebuah organisasi bernama Behavioral Insights Team di Australia.

"Ini menantang pemodel masa depan, atau orang yang mencoba mengembangkan pemahaman tentang otak, untuk memperhitungkan bagaimana kedua sistem ini saling berhubungan," kata Matell. Gershman dan mahasiswa doktoralnya John Mikhael telah mengembangkan model pembelajaran yang menggabungkan ide-ide ini, di mana prediksi mental ditingkatkan dengan menyesuaikan aliran waktu di otak secara adaptif.

Tetapi kesalahan prediksi bukanlah satu-satunya faktor yang membentuk persepsi kita tentang waktu. Ambil penelitian yang di terbitkan minggu lalu di Journal of Neuroscience : Peserta yang berulang kali terpapar stimulus singkat cenderung melebih-lebihkan durasi interval waktu yang sedikit lebih lama. 

Menurut para peneliti, itu mungkin karena neuron yang responsif terhadap durasi yang lebih pendek menjadi lelah, memberikan neuron yang disetel untuk durasi yang lebih lama pengaruh yang lebih besar terhadap bagaimana rangsangan selanjutnya dirasakan. (Demikian pula, setelah berulang kali terkena stimulus yang lama, subjek uji meremehkan durasi interval yang sedikit lebih pendek.)

"Dengan mengubah konteks presentasi stimulus, kami sebenarnya dapat memanipulasi bagaimana peserta memandang durasi tersebut," kata Masamichi Hayasi , ahli saraf kognitif di Institut Teknologi Informasi dan Komunikasi Nasional di Jepang, yang melakukan penelitian dengan Richard Ivry dari Universitas tersebut. dari California, Berkeley. 

Pemindaian aktivitas otak menunjukkan bahwa area di lobus parietal kanan bertanggung jawab atas pengalaman subjektif waktu ini.

Hayashi dan Ivry berfokus pada wilayah dan mekanisme otak yang sama sekali berbeda dari yang dilakukan para ilmuwan Weizmann - namun kedua studi tersebut mengamati efek dua arah yang serupa pada persepsi waktu. Di satu sisi, ini menunjukkan betapa terdistribusi dan beragamnya proses ketepatan waktu di otak. 

Tetapi lobus parietal kanan memang memiliki koneksi fungsional dan anatomis ke putamen, kata Hayashi, jadi mungkin interaksi keduanya menghasilkan persepsi waktu yang lebih kohesif. 

Apa pun aturan dan perhitungan luas yang membuat interaksi itu (dan lainnya) mungkin dapat mendasari pengalaman kita tentang waktu, tetapi sampai mereka ditunjukkan dengan tepat, para ilmuwan hanya dapat melihat jam - atau jam - sebagai antisipasi.