Es fühlt sich sofort an, aber wie lange dauert es wirklich, einen Gedanken zu denken?
Wie schnell tummeln sich diese Gedanken dort? Bildnachweis: Shutterstock
Von Tim Welsh, Universität von Toronto
Als neugierige Wesen hinterfragen und quantifizieren wir ständig die Geschwindigkeit verschiedener Dinge. Mit einem angemessenen Maß an Genauigkeit haben Wissenschaftler die Lichtgeschwindigkeit, die Schallgeschwindigkeit, die Geschwindigkeit, mit der sich die Erde um die Sonne dreht, die Geschwindigkeit, mit der Kolibris ihre Flügel schlagen, die durchschnittliche Geschwindigkeit der Kontinentalverschiebung quantifiziert.
Diese Werte sind alle gut charakterisiert. Aber was ist mit der Geschwindigkeit des Denkens? Es ist eine herausfordernde Frage, die nicht einfach zu beantworten ist - aber wir können es versuchen.
Was ist ein Gedanke? Bildnachweis: Fergus Macdonald
Zuerst einige Gedanken zum Nachdenken
Um die Geschwindigkeit von etwas zu quantifizieren, muss man seinen Anfang und sein Ende identifizieren. Für unsere Zwecke wird ein „Gedanke“ als die mentalen Aktivitäten definiert, die vom Moment des Empfangs sensorischer Informationen bis zum Moment des Beginns einer Handlung ablaufen. Diese Definition schließt notwendigerweise viele Erfahrungen und Prozesse aus, die man als „Gedanken“ betrachten könnte.
Hier umfasst ein „Gedanke“ Prozesse in Bezug auf Wahrnehmung (Bestimmen, was sich in der Umgebung befindet und wo), Entscheidungsfindung (Bestimmen, was zu tun ist) und Aktionsplanung (Bestimmen, wie es zu tun ist). Die Unterscheidung zwischen und die Unabhängigkeit von jedem dieser Prozesse ist verschwommen. Darüber hinaus könnte jeder dieser Prozesse und möglicherweise sogar ihre Unterkomponenten als „Gedanken“ für sich betrachtet werden. Aber wir müssen unsere Start- und Endpunkte irgendwo setzen, um die Frage in Angriff nehmen zu können.
Schließlich ist der Versuch, einen Wert für die „Gedankengeschwindigkeit“ zu identifizieren, ein bisschen wie der Versuch, eine maximale Geschwindigkeit für alle Transportmittel zu identifizieren, von Fahrrädern bis hin zu Raketen. Es gibt viele verschiedene Arten von Gedanken, die sich in der Zeitskala stark unterscheiden können. Betrachten Sie die Unterschiede zwischen einfachen, schnellen Reaktionen, bei denen sich der Fahrer entscheidet, nach dem Knacken der Startpistole zu rennen (in der Größenordnung von 150 Millisekunden), und komplexeren Entscheidungen, bei denen er entscheidet, wann er auf einer Autobahn die Spur wechselt oder die entsprechende Entscheidung trifft Strategie zur Lösung eines mathematischen Problems (in der Größenordnung von Sekunden bis Minuten).
Selbst wenn wir in das Gehirn schauen, können wir keine Gedanken sehen. Bildnachweis: Duke University Photography Jim Wallace
Gedanken sind unsichtbar, also was sollten wir messen?
Denken ist letztendlich ein interner und sehr individueller Prozess, der nicht leicht zu beobachten ist. Es beruht auf Interaktionen über komplexe Netzwerke von Neuronen, die im peripheren und zentralen Nervensystem verteilt sind. Mit bildgebenden Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomographie und der Elektroenzephalographie können Forscher feststellen, welche Bereiche des Nervensystems bei verschiedenen Denkprozessen aktiv sind und wie Informationen durch das Nervensystem fließen. Wir sind jedoch noch weit davon entfernt, diese Signale zuverlässig mit den mentalen Ereignissen zu verknüpfen, die sie darstellen.
Viele Wissenschaftler betrachten das beste Ersatzmaß für die Geschwindigkeit oder Effizienz von Denkprozessen als Reaktionszeit - die Zeit vom Einsetzen eines bestimmten Signals bis zum Moment, in dem eine Aktion eingeleitet wird. Forscher, die untersuchen möchten, wie schnell Informationen durch das Nervensystem wandern, nutzen die Reaktionszeit seit Mitte des 19. Jahrhunderts. Dieser Ansatz ist sinnvoll, da Gedanken letztendlich durch offenes Handeln zum Ausdruck gebracht werden. Die Reaktionszeit gibt Aufschluss darüber, wie effizient jemand sensorische Informationen empfängt und interpretiert, was auf der Grundlage dieser Informationen zu tun ist, und plant und leitet auf der Grundlage dieser Entscheidung eine Aktion ein.
Neuronen übertragen Gedanken. Bildnachweis: Bryan Jones
Beteiligte neuronale Faktoren
Die Zeit, die benötigt wird, bis alle Gedanken eintreten, wird letztendlich von den Eigenschaften der beteiligten Neuronen und Netzwerke bestimmt. Viele Dinge beeinflussen die Geschwindigkeit, mit der Informationen durch das System fließen, aber drei Schlüsselfaktoren sind:
- Entfernung - Je weiter die Signale gehen müssen, desto länger wird die Reaktionszeit. Die Reaktionszeiten für Fußbewegungen sind länger als für Handbewegungen, zum großen Teil, weil die Signale, die zum und vom Gehirn gelangen, eine größere Reichweite haben. Dieses Prinzip lässt sich leicht durch Reflexe demonstrieren (beachten Sie jedoch, dass Reflexe Reaktionen sind, die ohne „Denken“ auftreten, da sie keine Neuronen betreffen, die sich mit bewusstem Denken befassen). Die wichtigste Beobachtung für den vorliegenden Zweck ist, dass die gleichen Reflexe, die bei größeren Personen hervorgerufen werden, tendenziell längere Reaktionszeiten haben als bei kleineren Personen. Wenn zwei nach New York fahrende Kuriere zur gleichen Zeit abreisen und genau die gleiche Geschwindigkeit haben, kommt ein aus Washington, DC abfliegender Kurier immer vor einem aus Los Angeles an.
- Neuronale Eigenschaften - Die Breite des Neurons ist wichtig. Signale werden in Neuronen mit größeren Durchmessern schneller übertragen als in Neuronen mit kleineren Durchmessern. Ein Kurier reist in der Regel auf breiten mehrspurigen Autobahnen schneller als auf schmalen Landstraßen.
Nervensignale springen zwischen den exponierten Bereichen zwischen den Myelinscheiden. Bildnachweis: Shutterstock
Es ist auch wichtig, wie viel Myelinisierung ein Neuron hat. Einige Nervenzellen haben Myelinzellen, die sich um das Neuron wickeln und eine Art Isolationshülle bilden. Die Myelinscheide ist entlang eines Neurons nicht vollständig durchgehend. Es gibt kleine Lücken, in denen die Nervenzelle freigelegt ist. Nervensignale springen effektiv von exponiertem Abschnitt zu exponiertem Abschnitt, anstatt die gesamte Ausdehnung der neuronalen Oberfläche zu durchlaufen. So bewegen sich die Signale in Neuronen mit Myelinscheiden viel schneller als in Neuronen ohne Myelinscheiden. Sie kommen schneller nach New York, wenn sie von Handyturm zu Handyturm wechseln, als wenn der Kurier jeden Zentimeter der Straße entlang fährt. Beim Menschen können die Signale der myelinisierten Neuronen mit großem Durchmesser, die das Rückenmark mit den Muskeln verbinden, mit Geschwindigkeiten zwischen 70 und 120 Meilen pro Sekunde (m / s) (156 und 270 Meilen pro Stunde) übertragen werden. Während sich Signale auf denselben Wegen bewegen, die von den Fasern mit kleinem Durchmesser getragen werden, bewegen sich nichtmyelinisierte Fasern der Schmerzrezeptoren mit Geschwindigkeiten im Bereich von 0,5 bis 2 m / s (1,1 bis 4,4 mph). Das ist ein ziemlicher Unterschied!
- Komplexität - Je mehr Neuronen an einem Gedanken beteiligt sind, desto größer ist die absolute Entfernung, die das Signal zurücklegen muss - was zwangsläufig mehr Zeit bedeutet. Die Kurierin aus Washington, DC braucht weniger Zeit, um auf direktem Weg nach New York zu gelangen, als wenn sie unterwegs nach Chicago und Boston reist. Außerdem bedeuten mehr Neuronen mehr Verbindungen. Die meisten Neuronen haben keinen physischen Kontakt mit anderen Neuronen. Stattdessen werden die meisten Signale über Neurotransmitter-Moleküle weitergeleitet, die sich durch die kleinen Räume zwischen den Nervenzellen bewegen, die als Synapsen bezeichnet werden. Dieser Vorgang dauert länger (mindestens 0,5 ms pro Synapse) als wenn das Signal kontinuierlich innerhalb des einzelnen Neurons weitergeleitet würde. Wenn ein einziger Kurier die gesamte Strecke zurücklegt, brauchen die aus Washington DC beförderten Passagiere weniger Zeit, um nach New York zu gelangen, als wenn mehrere Kuriere beteiligt sind, die mehrmals auf dem Weg anhalten und übergeben. In Wahrheit sind sogar die „einfachsten“ Gedanken mit mehreren Strukturen und Hunderttausenden von Neuronen verbunden.
Und sie sind weg! Bildnachweis: Oscar Rethwill
Wie schnell es passieren kann
Es ist erstaunlich, dass ein bestimmter Gedanke in weniger als 150 ms generiert und bearbeitet werden kann. Betrachten Sie den Ser an einer Startlinie. Das Empfangen und Wahrnehmen des Knackens der Startwaffe, die Entscheidung, mit dem Laufen zu beginnen, das Ausgeben der Bewegungsbefehle und das Erzeugen von Muskelkraft zum Laufen erfordert ein Netzwerk, das im Innenohr beginnt und sich zuvor durch zahlreiche Strukturen des Nervensystems bewegt Erreichen der Muskeln der Beine. All das kann in buchstäblich der halben Zeit eines Augenblicks geschehen.
Obwohl die Zeit zum Einleiten eines Starts extrem kurz ist, kann eine Vielzahl von Faktoren Einfluss darauf haben. Eine davon ist die Lautstärke des akustischen Startsignals. Obwohl die Reaktionszeit mit zunehmender Lautstärke des "Go" tendenziell abnimmt, scheint es einen kritischen Punkt im Bereich von 120-124 Dezibel zu geben, an dem eine zusätzliche Abnahme von ungefähr 18 ms auftreten kann. Dies liegt daran, dass so laute Töne die "erschreckende" Antwort erzeugen und eine vorgeplante Sing-Antwort auslösen können.
Die Forscher glauben, dass diese ausgelöste Reaktion durch die Aktivierung neuronaler Zentren im Hirnstamm ausgelöst wird. Diese überraschend ausgelösten Reaktionen sind möglicherweise schneller, weil sie ein relativ kürzeres und weniger komplexes neuronales System beinhalten - eines, bei dem das Signal nicht unbedingt bis zu den komplexeren Strukturen der Großhirnrinde wandern muss. Hier könnte diskutiert werden, ob es sich bei diesen ausgelösten Reaktionen um „Gedanken“ handelt oder nicht, da in Frage gestellt werden kann, ob eine echte Handlungsentscheidung getroffen wurde oder nicht; Die Reaktionszeitunterschiede dieser Reaktionen veranschaulichen jedoch die Auswirkungen neuronaler Faktoren wie Entfernung und Komplexität. Auch unwillkürliche Reflexe sind mit kürzeren und einfacheren Schaltkreisen verbunden und erfordern in der Regel weniger Ausführungszeit als freiwillige Antworten.
Wie gut können wir unsere eigene Denkgeschwindigkeit einschätzen? Bildnachweis: William Brawley
Wahrnehmung unserer Gedanken und Handlungen
Wenn man bedenkt, wie schnell sie passieren, ist es kein Wunder, dass wir oft das Gefühl haben, dass unsere Gedanken und Handlungen fast augenblicklich sind. Es stellt sich jedoch heraus, dass wir auch schlecht beurteilen können, wann unsere Handlungen tatsächlich stattfinden.
Obwohl wir uns unserer Gedanken und der daraus resultierenden Bewegungen bewusst sind, wurde eine interessante Dissoziation zwischen dem Zeitpunkt, an dem wir glauben, eine Bewegung auszulösen, und dem Zeitpunkt, an dem diese Bewegung tatsächlich einsetzt, beobachtet. In Studien fordern die Forscher die Freiwilligen auf, zu beobachten, wie sich ein Sekundenzeiger um ein Zifferblatt dreht, und eine einfache schnelle Bewegung mit dem Finger oder dem Handgelenk auszuführen, beispielsweise einen Tastendruck, wann immer sie möchten. Nachdem der Uhrzeiger seine Drehung beendet hatte, wurden die Leute gebeten zu identifizieren, wo sich der Zeiger auf dem Ziffernblatt befand, als sie ihre eigene Bewegung begannen.
Überraschenderweise beurteilen Menschen den Beginn ihrer Bewegung in der Regel 75 bis 100 ms vor dem tatsächlichen Beginn. Dieser Unterschied kann nicht einfach durch die Zeit erklärt werden, die die Bewegungsbefehle benötigen, um vom Gehirn zu den Armmuskeln zu gelangen (in der Größenordnung von 16 bis 25 ms). Es ist unklar, warum genau diese Fehlwahrnehmung auftritt, aber es wird allgemein angenommen, dass die Menschen ihre Einschätzung des Beginns der Bewegung auf den Zeitpunkt der Handlungsentscheidung und die Vorhersage der bevorstehenden Bewegung stützen und nicht auf die Bewegung selbst. Diese und andere Erkenntnisse werfen wichtige Fragen zur Planung und Kontrolle des Handelns und zu unserem Gefühl der Entscheidungsfreiheit und Kontrolle in der Welt auf - denn unsere Entscheidung zu handeln und unsere Wahrnehmung, wann wir handeln, scheinen sich von der tatsächlichen zu unterscheiden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Quantifizierung einer einzelnen „Gedankengeschwindigkeit“ möglicherweise nie möglich ist. Die Analyse der Zeit, die für die Planung und Ausführung von Aktionen benötigt wird, liefert wichtige Erkenntnisse darüber, wie effizient das Nervensystem diese Prozesse abschließt und wie sich Änderungen im Zusammenhang mit Bewegungen und kognitiven Störungen auswirken die Effizienz dieser mentalen Aktivitäten.
Tim Welsh ist Professor für Kinesiologie und Sport an der Universität von Toronto.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.
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