आपका मस्तिष्क कैसे समय बताता है?

प्राचीन मिस्र के सूर्यास्तों और पानी की घड़ियों से, पहले समुद्री क्रोनमीटरों के माध्यम से, आधुनिक दिन परमाणु घड़ियों के लिए, मनुष्य ने लगातार बढ़ती सटीकता के साथ समय की माप के लिए एक खोज पर काम शुरू किया है। इस खोज ने समुद्री अन्वेषण में क्रांतिकारी बदलाव किया, औद्योगिक क्रांति को लंगर दिया, और अंतरिक्ष में अपने आप को सटीक रूप से ढूंढने की हमारी वर्तमान क्षमता को सक्षम किया (और हमारे खोए हुए स्मार्टफोन)। आधुनिक दुनिया में हम नियमित रूप से परिमाण के पन्द्रह आदेशों पर तराजू पर समय लगाते हैं: जीपीएस के लिए आवश्यक नैनोसेकंड परिशुद्धता से, सूरज के आसपास हमारी वार्षिक यात्रा पर नज़र रखने के लिए। और इन चरमियों के बीच में हम अपने दैनिक कार्यों को नियंत्रित करने वाले मिनटों और घंटों को मापते हैं। आश्चर्यजनक रूप से, हम इस संपूर्ण अस्थायी स्पेक्ट्रम के दौरान समय को मापने के लिए एक ही डिवाइस का उपयोग कर सकते हैं: परमाणु घड़ियों का उपयोग विभिन्न उपग्रहों से संकेतों के आगमन के साथ-साथ कैलेंडर वर्ष में समायोजन करने के लिए दोनों नैनोसेकेंड विलंब के समय के लिए किया जाता है। यह एक घड़ी सभी रणनीति फिट बैठता है समय की समस्या को हल करने के लिए प्रकृति द्वारा तैयार समाधान के सटीक विपरीत है।

हर बार जब आप अपने सिर को चिल्लाने वाली कार की ओर ले जाते हैं तो आप वास्तव में समय कह रहे हैं। आपकी श्रवण प्रणाली ने इस तथ्य पर नज़र रखी कि ध्वनि एक कान में दूसरे से पहले एक सौ माइक्रोसॉन्ड्स पहुंचा, और इस जानकारी का उपयोग करने के लिए गणना करने के लिए जहां ध्वनि उत्पन्न हुई। घंटों और दिनों के बहुत लंबे पैमाने पर, हमारे सर्कडियन घड़ी सूर्योदय और सूर्यास्त की आशंका करता है, और सोने के लिए हमें तैयार करने के लिए हार्मोनल और शारीरिक समायोजन की एक विस्तृत श्रृंखला बनाता है मध्यवर्ती सीमा में, मिलीसेकंड और सेकंड के पैमाने पर मस्तिष्क की समय बताने की क्षमता समान रूप से या अधिक महत्वपूर्ण है। यदि हम समयावधि, शब्दों और नोट्स में निहित जानकारी को माप नहीं सकते हैं, या उन दोनों के बीच में विवादों के बीच भाषण और संगीत मौजूद नहीं हैं और, थोड़े समय के पैमाने पर, समय के हमारे व्यक्तिपरक भाव हमें बताता है कि जब लाल बत्ती हरे रंग की हो जाएगी

लेकिन मस्तिष्क कैसे समय बताता है? जब तक हम इस प्रश्न का पूरा जवाब नहीं जानते हैं, हम जानते हैं कि कोई जवाब नहीं है।

सर्कैडियन घड़ी संभवतः मस्तिष्क के समय रखने वालों के बारे में सबसे अच्छी समझ है। और सच्चाई यह बताई जा सकती है कि जीवों को दैनिक लय की आशा करने के लिए जीवों को भी मस्तिष्क की आवश्यकता नहीं है। मनुष्य, फल-मक्खियों, पौधे, और यहां तक ​​कि कुछ बैक्टीरिया में सर्कैडियन लय होते हैं। आपको आश्चर्य हो सकता है, दिन के समय के बारे में जीवाणुओं की परवाह क्यों होगी? दिलचस्प बात यह है कि सर्कैडियन घड़ियों के विकास के लिए सबसे पहले बल संभवतः डीएनए पर सौर विकिरण के हानिकारक प्रभाव थे। पराबैंगनी विकिरण डीएनए प्रतिकृति के दौरान उत्परिवर्तन का कारण बनता है। एक विकृत जीव, जो किसी सुरक्षात्मक अंग से रहित होता है जैसे कि त्वचा, विशेष रूप से प्रकाश-प्रेरित प्रतिकृति त्रुटियों के लिए कमजोर होते हैं। इस प्रकार, रात को विभाजित करने से प्रजनन की सफलता में वृद्धि करने का एक साधन उपलब्ध था। चाहे मनुष्य, पौधे या जीवाणु में, सर्कैडियन घड़ी एक जैव रासायनिक प्रतिक्रिया लूप पर निर्भर करती है। डीएनए ट्रांसक्रिप्शन के माध्यम से प्रोटीन को संश्लेषित करता है, जब यह प्रोटीन एक महत्वपूर्ण एकाग्रता तक पहुंचता है, यह डीएनए प्रतिलेखन को रोकता है जो इसकी संश्लेषण के साथ शुरू करने के लिए जिम्मेदार था; और जब प्रोटीन का विघटन, डीएनए ट्रांसक्रिप्शन और प्रोटीन का संश्लेषण फिर से शुरू होता है। संयोग नहीं, यह चक्र लगभग 24 घंटों लेता है। सर्कडियन घड़ी में शामिल जीनों और प्रोटीन का विवरण जीव से जीव में भिन्न होता है, लेकिन सामान्य रणनीति समान होती है।

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हम इस बारे में बहुत कम जानते हैं कि मस्तिष्क "कोई कुत्तों, कृपया" और "कुत्तों को नहीं" के शब्दों के बीच विराम में मतभेदों को कैसे मापता है। या मस्तिष्क एक घंटी बजाने की अगली अंगूठी की आशा कैसे करती है? फिर भी यह तेजी से स्पष्ट है कि जवाब एक वास्तविक घड़ी के लिए थोड़ा समानता लाएगा।

सभी आधुनिक घड़ियां दो सामान्य घटकों पर कार्य करती हैं: एक थरथरानवाला और एक काउंटर। थरथरानवाला, जैसे कि एक दादा घड़ी के पेंडुलम या डिजिटल घड़ी के क्वार्ट्ज क्रिस्टल के इलेक्ट्रोमेनिकल कंपन, कुछ स्थिर दर पर टिकियां दूर करता है काउंटर बस थरथरानवाला के टीआईसी की कुल संख्या का ट्रैक रखता है। लेकिन समय बताओ करने के लिए कई तरीके हैं, जिन्हें ऑस्सीलेटर और काउंटरों की आवश्यकता नहीं है दो बारिश की बूंदों द्वारा बनाए गए रिपल्स को एक तालाब में गिरने पर गौर करें। प्रत्येक गाढ़ा रिंगों के विस्तार का निर्माण करता है, और अगर आपको दो लहरों की तस्वीर दिखाई जाती है तो आप बता सकते हैं कि कौन सी बारिश के पानी पहले गिर गए हैं-और अगर आप इतने इच्छुक थे तो आप बूंदों दोनों के बीच अंतराल की गणना कर सकते थे। अब यह महत्वपूर्ण प्रमाण है कि उसी तरह तालाब के तरंगों के पैटर्न का इस्तेमाल समय बताने के लिए किया जा सकता है, कि मस्तिष्क न्यूरल गतिविधि के बदलते पैटर्न का इस्तेमाल समय ¹ बताता है। समझने के लिए कि यह रात में गगनचुंबी इमारतों की खिड़कियों को कैसे देख सकता है, और प्रत्येक विंडो के लिए आप देख सकते हैं कि कमरे में प्रकाश चालू या बंद है या नहीं। अब मान लीजिए कि किसी कारण से हर दिन एक ही पैटर्न दोहराया जाता है। एक खिड़की में, प्रकाश सूर्यास्त पर तुरंत ही चला जाता है, सूर्यास्त के बाद एक घंटे में, दूसरे में, एक घंटे में सूर्यास्त पर बंद होता है और एक घंटा के बाद और फिर 3 घंटे में वापस आ जाता है। यदि 100 विंडो थी, तो हम बाइनरी अंक की एक स्ट्रिंग लिख सकते हैं, प्रत्येक बिंदु पर 1 0 1 … समय पर सूर्यास्त, 1 1 0 … सूर्यास्त के एक घंटे, और आगे – प्रत्येक अंक पर भवन के "राज्य" का प्रतिनिधित्व करते हैं यह दर्शाता है कि क्या किसी दी गई विंडो में प्रकाश चालू या बंद था। भले ही भवन को एक घड़ी बनने के लिए तैयार नहीं किया गया था, आप देख सकते हैं कि हम इसे खिड़कियों में रोशनी के पैटर्न के अनुसार समय बता सकते हैं। इस सादृश्य में, प्रत्येक खिड़की एक न्यूरॉन होती है जो "चालू" (सक्रियण क्षमताएं) या "बंद" (चुप) हो सकती है। इस प्रणाली के लिए काम करने की कुंजी यह है कि पैटर्न प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य होना चाहिए। कई अध्ययन न्यूरॉन्स के समूहों से दर्ज किए गए हैं, जबकि जानवर एक कार्य कर रहे थे, और यह दर्शाया कि सक्रिय न्यूरॉन्स का बदलते स्वरूप सेकंड के दौरान समय बताने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

विकास के स्वाभाविक रूप से अनियमित तंत्र की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, हमारे मस्तिष्क के भीतर हमारे पास विभिन्न जैविक समय-निर्धारण तंत्र का एक मिश्रण है। और हर बार रक्षक बहुत विशिष्ट समय पैमाने पर विशेष है। दूसरे शब्दों में, आपके सर्कैडियन घड़ी में दूसरा हाथ नहीं है, और आपके मस्तिष्क के तंत्र में आपको यह बताने के लिए उपयोग किया जाता है कि जब लाल बत्ती बदलने के बारे में है, तो एक घंटे का हाथ नहीं है।

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