Mi dicono che il presente, lo specious present degli psicologi, dura da qualche secondo ad una minuscola frazione di secondo; tanto dura la storia dell’universo
J. L. Borges, Nuova confutazione del tempo

In un precedente articolo, un nostro collaboratore, mio collega, aveva parlato dei ritmi circadiani, potente strumento che si è sviluppato durante il percorso evolutivo per ottimizzare le relazioni fra organismo e ambiente, sfruttando le oscillazioni giornaliere di alcune variabili ambientali e interne all’organismo stesso. I ritmi circadiani vanno quindi a costituire un orologio interno, i cui ingranaggi sono meccanismi biomolecolari agenti su molteplici livelli: cellulare (oscillazione dell’espressione di alcuni geni-chiave), di network neurale (connessioni fra il nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo e altri centri nervosi), sistemico (secrezione di ormoni che agiscono su diversi bersagli). Sicuramente questo orologio presenta numerose “complicazioni”, ossia sono molte le funzioni biologiche influenzate dal suo vitale ticchettio; tuttavia, è ragionevole pensare che non sia l’unico orologio attivo nel nostro organismo. Come fare quindi per scoprire gli altri orologi, per valutarne gli scopi o per descrivere i sistemi biologici che ne permettono il funzionamento? Come fare, in altre parole, per scoprire come scorre il nostro tempo interno?

Lo studio della percezione del tempo e della capacità di esibire comportamenti in ritmi precisi ha inizio in tempi non recenti, ossia verso la metà dell’Ottocento, ad opera di Mach, Helmholtz e Czermak. Questi primi studi cercavano di valutare le caratteristiche psicofisiche della percezione del tempo, al pari delle ricerche sulla percezione uditiva (quelle che poi daranno origine alla scala decibel), in qualche modo cercando di rispondere alla domanda “Quanto siamo bravi a segnare il tempo?”, mediante esperimenti nei quali si invitava il soggetto esaminato a riprodurre alcuni intervalli temporali azionando un interruttore. Queste prime ricerche, elementari nei mezzi, ma già interessanti nei metodi, hanno permesso di evidenziare una caratteristica tipica: la precisione nell’individuazione di un intervallo temporale dipende dalla durata dell’intervallo stesso (la cosiddetta legge di Weber o “proprietà scalare”). Il progresso delle tecniche e delle conoscenze in campo biologico ha poi reso possibile un fondamentale salto qualitativo, nel tentativo di illuminare i meccanismi che misurano il tempo: l’elaborazione di modelli. Un modello si compone delle minime unità funzionali necessarie per un determinato compito e, nel nostro caso, il più semplice modello prevede solo tre componenti: un pacemaker, un sistema di memoria temporaneo e un processo (che può coinvolgere la memoria o il sistema della decisione) che confronti l’intervallo temporale con altri eventi mentali, in modo da individuare le coincidenze o integrare le azioni. Un modello può essere espanso, inserendo sottofunzioni, specificazioni e dettagli aggiuntivi, ma la sua utilità risiede non tanto nelle sue specifiche componenti, quanto piuttosto nel suo essere una guida nell’esplorazione di un ambiente ignoto: il modello viene costruito non solo sulla base di informazioni, seppur parziali, provenienti dalla ricerca (neurobiologica e psicofisiologica, in questo caso), ma anche su considerazioni teoriche, ipotesi e congetture, ancorché giustificate. Pertanto, di fronte alla scoperta, il ricercatore può confrontarla con il modello e dopo questo confronto il modello sarà confermato, modificato o abbandonato.

Torniamo quindi al nostro problema. Dopo aver abbozzato un primo modello di sistema che “percepisce” il tempo, proviamo a considerare quali funzioni mentali richiedano questo tipo di percezione: si conoscono infatti i correlati neurobiologici di diverse funzioni mentali e, partendo da questi, si può ipotizzare qualcosa sui substrati della percezione del tempo. Dobbiamo quindi istituire una “tassonomia del tempo”, che individui non solo le scale temporali (dai microsecondi ai minuti, agli anni) per le quali si conoscono sistemi di conteggio, ma anche le qualità delle funzioni che richiedono una qualche forma di misurazione del tempo. Per quanto riguarda l’aspetto quantitativo, gli attuali indirizzi di ricerca individuano almeno quattro scale temporali, che abbracciano 12 ordini di grandezza: scala dei microsecondi, dei millisecondi, dei secondi e minuti e scala circadiana. I processi mentali possono infatti richiedere diversi sistemi di misurazione: la localizzazione della sorgente di un suono è data da un confronto di stimoli sonori sfasati di pochi microsecondi, l’organizzazione del discorso (dalla scelta all’articolazione delle parole) si svolge nella scala dei millisecondi, come anche la percezione e la produzione della musica, mentre la percezione conscia del tempo (“Io sono qui, ora, e so collocarmi nel tempo e nello spazio”) richiede intervalli più lunghi, qualche secondo almeno. Abbiamo infine i ritmi circadiani, che oscillano, per l’uomo, nell’intorno delle decine di migliaia di secondi.

L’aspetto qualitativo del conteggio del tempo è invece dipendente dall’attività mentale che necessita di questo conteggio: si può parlare di timing behaviours (le attività mentali) che attivano diversi timing mechanisms (i sistemi di conteggio del tempo). Pertanto, sarà necessario separare, almeno in un primo momento, queste diverse modalità di conteggio del tempo, grazie anche alle conoscenze che derivano da altri campi dello studio neurobiologico. Prendiamo, ad esempio, la sensibilità uditiva: questa necessita di precisi cronometri, che valutino la durata del suono, la coincidenza di più stimoli sonori, la regolarità di uno stesso stimolo ripetuto, ecc. Senza stare a scomodare un direttore d’orchestra, per il quale tutte queste attività sono indispensabili, pensiamo semplicemente all’atto dell’ascoltare, che codifica vocalizzi ritmati, modulati, sovrapposti, stabili eppure sempre mutevoli. Le proprietà temporali di questi stimoli sono codificate molto presto, nella via uditiva (la catena di neuroni che va dalla coclea alle aree uditive corticali): alcuni neuroni sono sensibili a suoni di diversa durata e questo accade ancor prima che la percezione sia strutturata e portata alla coscienza. Nella sensibilità visiva, invece, neuroni sensibili alla durata degli stimoli si trovano soltanto nelle porzioni terminali della via sensitiva, quando ormai lo stimolo è codificato nel suo complesso e integrato nella percezione visiva (aree visive primarie).

Per quanto riguarda l’attività motoria, i comportamenti che dipendono dalla presenza di sistemi di conteggio del tempo sono numerosi: parlare, danzare e muoversi in modo coordinato (con altre persone, con la musica, con oggetti), praticare sport, … In queste attività si integrano sia l’elaborazione temporale degli stimoli ambientali sia la percezione mentale del tempo; quest’ultima è sorretta da un complesso e ancora poco conosciuto network diffuso, che comprende diverse strutture encefaliche. Si ritiene, infatti, che la percezione mentale del tempo e la caratterizzazione temporale degli atti motori nasca a livello del network cortico-basale-talamo-corticale, ossia una rete che parte dalla corteccia cerebrale, si estende ai gangli della base, al talamo e poi rimbalza di nuovo nella corteccia.

Cerchiamo quindi di fare un poco di ordine: nella nostra ricerca del tempo, abbiamo a disposizione i risultati degli esperimenti di psicofisiologia, alcuni modelli di sistemi capaci di codificare le caratteristiche temporali, i dati di neuroimaging e di neuroanatomia funzionale. Ora basta combinarli assieme e vedere cosa può venirne fuori. Pertanto, il nostro organismo percepisce il tempo mediante…

Non vi posso dire come, perché ancora non si sa. La ricerca procede per piccole conquiste e crolli rovinosi, fantastiche cantonate e meravigliose rivoluzioni. Quello che ho presentato qui è il preludio a un’idea di ricerca sulla cronobiologia, è il minimo impulso da cui partire, e ad altra sede è destinata la costruzione del modello definitivo, l’individuazione del come il cervello segna il tempo. Vi lascio con quest’ultima considerazione: diverse cellule del corpo umano sono in grado di essere dei pacemaker (nel cuore, nel tubo digerente, nel cervello), fra queste anche il neurone; ricordate poi che i neuroni sono non solo delle formidabili macchine di integrazione ma anche dei discreti serbatoi di memoria. Qui ci sono già tutti gli ingranaggi che ci servono per costruire un bell’orologio, non vi pare?


In copertina: fotogramma del video dell’esecuzione del Poema sinfonico per 100 metronomi di György Ligeti (qui o qui per l’esecuzione completa).

Per approfondire: H. Merchant, V. de Lafuente, Neurobiology of interval timing, Springer

 

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