How fast is the speed of thought? - Seena Mathew

Переводчик: Rostislav Golod Редактор: Elena McDonnell

Your mortal enemy has captured you and hooked you up to a bizarre experiment.

Ваш заклятый враг захватил вас в плен и заставил участвовать в странном опыте.

He’s extended your nervous system with one very long neuron

Он подключил к вашей нервной системе один очень длинный нейрон,

to a target about 70 meters away.

на другом конце которого на расстоянии 70 метров разместил мишень.

At some point, he’s going to fire an arrow.

В определённый момент он выпустит стрелу.

If you can then think a thought to the target before the arrow hits it,

Если вы сможете подумать о чём-то и эта мысль «попадёт» в мишень раньше стрелы,

he’ll let you go.

он отпустит вас.

So who wins that race?

Так кто же победит в этой гонке?

In order to answer, we have to examine the hardware of thought: neurons.

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо исследовать аппарат мысли — нейроны.

The human brain has about 86 billion of these cells.

В мозге человека около 86 миллиардов таких клеток.

They transmit signals down their axons by way of electrical impulses,

Они передают сигналы посредством аксонов в виде электрических импульсов,

or action potentials.

или потенциалов действия.

One neuron can then pass that signal to the next at a synapse

Один нейрон может затем передать сигнал к следующему нейрону через синапс

by way of chemical neurotransmitters.

путём химических веществ-нейромедиаторов.

The signal is received by the next neuron’s dendrites,

Следующий нейрон принимает сигнал через дендриты,

propagated down its axon, and passed further along.

сигнал проходит по аксону и передаётся дальше.

So, the key factors that determine how quickly you think

Поэтому основные факторы, определяющие скорость вашей мысли,

include how long it takes to generate an initial action potential;

включают в себя время,

необходимое на выработку первоначального потенциала действия,

propagate it down the length of the axon; and transport it through the synapse.

время на передачу его по всей длине аксона

и на дальнейшее распространение через синапс.

We must also factor in the number of neurons involved

Необходимо также учитывать число участвующих нейронов

and the distance the signal has to travel.

и расстояние передачи сигнала.

Let’s see what this looks like in a simple pathway— your knee-jerk reflex.

Рассмотрим этот процесс на примере простого нейропути — коленного рефлекса.

A strike to your patellar tendon triggers an electrical impulse

При ударе по надколенному сухожилию возникает электрический импульс,

that travels up a sensory neuron to your spine.

который по сенсорному нейрону передаётся к позвоночнику.

There the signal branches, and for the sake of simplicity,

Затем сигнал разветвляется, и для простоты понимания

we’ll consider the segment that jumps into a motor neuron

мы будем считать, что сегмент, попадающий в моторный нейрон,

to journey back down your leg.

возвращается назад к вашей ноге.

The total length of the neurons in that pathway

Общая длина участвующих в этом пути нейронов

is about 1 meter in someone who is 5 foot 5 inches,

для людей ростом 1,7 метра составляет примерно один метр,

and on average it takes 15 to 30 milliseconds from strike to kick.

и в среднем от удара до реакции проходит от 15 до 30 миллисекунд.

Speed is distance divided by time,

Скорость — это расстояние, делённое на время,

so this signal travels somewhere between 120 to 240 kilometers per hour.

и такой сигнал проходит со скоростью от 120 до 240 километров в час.

The initial action potential accounts for 1 to 5 milliseconds

Первичный потенциал действия возникает за 1–5 миллисекунд,

and synaptic transmissions only take .1 to .5 milliseconds,

а передачи по синапсам длятся всего лишь от 0,1 до 0,5 миллисекунд,

so the bulk of that time is spent within the axons.

поэтому основная масса времени тратится на прохождение по аксонам.

This is consistent with research findings

Это соответствует результатам исследований,

that the average individual neuron sends signals at around 180 kilometers per hour.

согласно которым один нейрон

в среднем передаёт сигналы со скоростью 180 километром в час.

But speeds can be boosted with myelination and increased axon diameter.

Однако скорости могут увеличиваться

благодаря миелинизации аксонов и увеличению их диаметра.

Myelin is a fatty sheath that insulates an axon,

Миелин является липидной оболочкой, которая изолирует аксон

preventing electrical currents from leaking out.

и предотвращает потерю электросигналов.

Meanwhile, axons with larger diameters offer less internal resistance.

В то же время в аксонах,

имеющих более крупные диаметры, ниже внутреннее сопротивление.

These compounded factors can raise the speed of an action potential

Все эти усиливающие факторы могут повышать скорость потенциала действия

as high as 432 kilometers per hour.

до 432 километров в час!

There’s plenty of variation: some people think faster than others,

Существует множество различий: некоторые люди думают быстрее других,

and your own speed of thought changes throughout your lifetime.

и даже ваша индивидуальная скорость мысли меняется на протяжении всей жизни.

In particular, as you reach old age,

В частности, по мере старения

the myelin sheath covering your axons wears down,

покрывающий ваши аксоны слой миелина изнашивается,

and other neuronal structures degrade.

а другие нейронные структуры разрушаются.

Back to the dastardly experiment.

Однако вернёмся к нашему злодею и его подлому эксперименту.

Arrows shot from recurve bows fly, on average,

Стрела, пущенная из лука,

around 240 kilometers per hour.

в среднем летит со скоростью 240 километров в час.

Which means that given a sufficiently long, myelinated or large-diameter neuron,

Это означает, что при наличии длинного,

защищённого миелиновой оболочкой или имеющего большой диаметр нейрона

your thoughts actually could win the race.

в поединке, скорее всего, победит мысль.

But… there’s a wrinkle.

Но здесь есть одна загвоздка.

The arrow and thought don’t leave the gate at the same time;

Стрела и мысль не «вылетают» из точки в одно и то же время.

first the arrow fires, then once you perceive it,

Вначале будет запущена стрела, и лишь после того, как вы это осозна́ете,

your signal can start down its path.

начнёт свой путь сигнал вашей мысли.

Processing images or music, participating in inner speech,

Восприятие изображений или музыки, внутренний монолог,

and recalling memories all require complicated neural pathways

пробуждение воспоминаний — для всего этого необходимы сложные нейронные пути,

that are nowhere close to the linearity of the knee-jerk reflex.

которые вовсе не похожи на прямолинейный коленный рефлекс.

The speed at which these thoughts occur is mostly consistent,

Скорость, с которой возникают эти мысли, примерно одинакова

with variations based on myelination and axon diameter.

и может незначительно различаться из-за миелинизации и диаметра аксона.

But the duration of a thought will vary significantly depending on its routes,

Но продолжительность мысли может существенно различаться

в зависимости от маршрутов, остановок и направлений.

pitstops, and destination.

In this case, when you perceive a threatening stimulus,

В данном случае, когда на вас воздействует угрожающий раздражитель,

you’ll invoke a fear startle response.

у вас запустится реакция стартового психического напряжения.

Similar to the knee-jerk response,

Также как и коленный рефлекс,

a startle can be involuntary and quite fast.

реакция испуга может быть непроизвольной и довольно быстрой.

If the string twangs loud enough,

Если звон тетивы будет достаточно громким,

you might react in less than 65 milliseconds.

вполне возможно, что вы отреагируете менее, чем за 65 миллисекунд.

More likely though, your startle reaction will be based on sight.

Однако, скорее всего, ваша реакция испуга будет основана на зрительных образах.

Our eyes can process an image as quickly as 13 milliseconds,

Наши глаза способны обработать изображение за 13 миллисекунд,

but computation of what you’re seeing and determining the danger it poses

но анализ того, что вы видите и что представляет для вас опасность,

can take as long as 180 to 200 milliseconds.

может занять от 180 до 200 миллисекунд.

In that time the arrow will have gained a head start of about 13 meters.

За это время стрела получит фору примерно в 13 метров.

The target is far enough away

Мишень расположена достаточно далеко,

that you’ve got just enough of a chance to catch up,

и у вас всё же есть шанс опередить стрелу,

if you can quickly, and quite literally, think your way out.

если вы сможете в буквальном смысле придумать, как вам выкрутиться.