Hoe lang duurt het uitspreken van het woord ‘tijd’? Dat kun je natuurlijk meten met een nauwkeurige klok, en dan weet je het precies. Hooguit een halve seconde waarschijnlijk, afhankelijk van de spreker. Maar haal de klok nu eens weg. Hoe bepalen je hersenen dan de duur van een geluid of beweging? Je brein voert dergelijke ‘berekeningen’ duizenden keren per dag razendsnel uit, bijvoorbeeld bij het vangen van een bal, maar ook als je naar muziek luistert, of naar de woorden van je gesprekspartner.

Gek genoeg heeft de wetenschap nog nauwelijks een idee hoe die tijdwaarneming in zijn werk gaat. Lang werd aangenomen dat je een soort metronoom in je hoofd hebt, die als referentie werkt voor de duur van gebeurtenissen. Een ander model stelt dat je tijdsduur afleidt van de hoeveelheid energie die je zenuwstelsel gebruikt om een stimulans te verwerken. Krijg je steeds dezelfde stimulans, dan treedt gewoontevorming op  en is minder energie nodig voor de verwerking van het signaal. Zo’n waarneming ervaar je als korter dan hij werkelijk duurt, is daarbij het idee.

Maar beide modellen kunnen niet kloppen, concludeert optometrist James Heron met een aantal collega’s op grond van een eenvoudig proefje. Want je kunt er eenvoudig voor zorgen dat geluiden – en trouwens ook beelden – korter of langer lijken te duren dan ze werkelijk duren. Heron liet zijn proefpersonen steeds twee tonen horen, waarbij de eerste steeds in lengte varieerde, schrijft hij in Proceedings of the Royal Society B. Dat had duidelijk invloed op de lengte die de proefpersonen aan de tweede toon toekenden, ook al was die steeds even lang.

Illusie in het brein
Het effect deed zich overigens alleen voor als de twee tonen ongeveer even lang waren. Een iets korte toon deed de tweede toon iets langer lijken, een iets langere toon deed de tweede juist korter lijken. Als de eerste toon veel langer of korter was, dan had dat geen invloed op de waargenomen lengte van de tweede toon.

Eigenlijk een heel eenvoudig proefje, met een vrij voor de hand liggende uitkomst. Maar het interessante is dat de resultaten slechts goed verklaard kunnen worden met één van de beschikbare modellen voor tijdwaarneming: het model van de tijdkanalen (channel based model, of CB model). Dat model is vooralsnog hypothetisch, maar wel ingenieus. Het basisidee is dat er groepen van zenuwcellen bestaan die allemaal een eigen, specifieke voorkeur hebben voor een bepaalde tijdsduur. Heeft een stimulus, of dat nu een geluid, een beweging of een zintuiglijke waarneming is, die betreffende lengte, dan worden ze actief.

Door nu in verschillende van deze groepen zenuwcellen te kijken welke neuronen er precies actief zijn, zou je brein kunnen vaststellen wat de meest waarschijnlijke lengte van een waarneming is. Je zou verwachten dat dit vergelijkingsmechanisme goed werkt als de tijdsduur van twee stimulansen duidelijk verschilt, maar verstoord kan raken als ze ongeveer even lang zijn. Precies wat het experiment laat zien.

Het aantrekkelijke van het model is dat het een mechanisme voorstelt dat in de loop van de evolutie kan zijn ontstaan. ‘Het ligt voor de hand dat aanpassing ten grondslag ligt aan de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor waarneming. De tijdkanalen kunnen een eenvoudig mechanisme vormen, gebaseerd op principes die je ook ziet bij de waarneming van ruimte en toonhoogte’, licht James Heron toe.

En nu het bewijs nog
Da’s natuurlijk leuk, maar vooralsnog weinig meer dan speculatie. Hebben de onderzoekers al eens in het brein gespeurd naar deze ‘tijdkanalen’? ‘Dat willen we graag gaan doen’, zegt Heron. ‘Er zijn wel studies die laten zien dat zoogdieren en amfibieën neuronen hebben die lijken te werken als tijdsduurkanalen. De vraag is nu of je een dergelijk effect ook bij mensen kunt aantonen met een hersenscanner. We proberen op dit moment te achterhalen in welke hersengebieden we het beste kunnen gaan zoeken.’

Is er überhaupt een kans dat die zoektocht succes gaat opleveren? Het was Ernst Mach die ooit zei dat tijd slechts een abstractie is, waar we op uitkomen door de verandering van dingen. Hoe zou je zoiets kunnen vinden in het brein? ‘Ik ben het met Mach eens zolang het om tijdseenheden groter dan 1 à 2 seconden gaat,’ zegt Heron. ‘Maar wij onderzoeken waarnemingen van minder dan een seconde. Bij die waarnemingen kun je geen gebruik maken van je bewuste, rationele vermogens. Je brein moet dus een manier vinden om snelle inschatting te maken van de duur van zulke waarnemingen.’

Het ligt, met andere woorden, voor de hand dat deze mechanismen zich ergens in het brein afspelen, denkt Heron. Met de meest gebruikte hersenscantechniek van het moment, MRI, zal hij ze echter niet vinden, om die niet goed in staat is om veranderingen met een heel korte tijdsduur te registreren. Maar Heron heeft zijn hoop gevestigd op een andere techniek, magnetoencephalografie. Daarmee hoopt hij op een dag vast te stellen of tijdkanalen inderdaad het mechanisme zijn waarmee je tijd waarneemt.

James Heron e.a., ‘Duration channels mediate human time perception’, in Proceedings of the Royal Society B, 11 augustus 2011.