新的研究揭示了大脑体验时间的机制

• 在我们的主观经验中，时间是延伸和收缩的。最近的发现开始解释其中的原因。

我们的时间感可能是我们所有经验和行为的脚手架，但它是不稳定，像手风琴一样扩张和收缩。情绪、音乐、我们周围发生的事情以及我们注意力的转移都有能力让时间加速或减慢。当我们看到屏幕上的图像时，我们认为愤怒的脸比中性的脸持续时间更长，蜘蛛的脸比蝴蝶的脸持续时间更长，红色的脸比蓝色的脸持续时间更长。欲火焚身，则光阴荏苒。

今年8月，以色列魏茨曼科学研究所的三位研究人员在《自然神经科学》杂志上发表了一些关于时间的新见解，阐释了是什么拉伸和压缩了我们的时间体验。他们发现了时间感知和通过奖励和惩罚帮助我们学习的机制之间存在联系的证据。他们还证明，对时间的感知与我们大脑不断更新的对接下来将要发生的事情的预期紧密相连。

“每个人都知道这句话，'玩得开心的时候，时间总是过得飞快，’”哈佛大学认知神经科学家萨姆·格什曼说。“但整个故事可能更加微妙：当你玩得比想象中更开心时，时间就过得飞快。”

学习时间

“时间”对大脑来说不仅仅是一件事。不同的大脑区域依赖不同的神经机制来追踪它的路径，而控制我们的经验的机制似乎在不同的情况下都是不同的。

但几十年的研究表明，神经递质多巴胺在我们如何感知时间方面起着关键作用。多巴胺对我们认为在一个特定时期内已经过去的时间有无数的影响，这些影响可能相互冲突，令人困惑。一些研究发现，增加多巴胺会加速动物的生物钟，导致它高估时间的流逝；其他人发现多巴胺压缩了事件，使它们看起来更短暂；还有一些人根据具体情况揭示了这两种效应。

多巴胺与时间感知的联系很有趣，部分原因是这种神经递质在奖励和强化学习过程中的作用更为人所知。例如，当我们得到一个意想不到的奖励时（也就是所谓的预测错误）我们会经历一种兴奋，它教会我们在未来继续追求这种行为。

多巴胺对于时间感知和学习过程都是如此重要，这可能不仅仅是一个巧合。像甲基苯丙胺这样的药物和像帕金森氏症这样的神经紊乱会改变这两个过程，也会引起多巴胺的变化。而学习本身需要在时间上将一个事件与另一个事件联系起来。“实际上，强化学习算法的核心是关于时间的信息，”葡萄牙尚帕里莫德基金会的神经科学家约瑟夫佩顿说。

但科学家们还没有弄清楚强化学习和时间感知是如何以及在哪里整合到大脑中的。乔治梅森大学的心理学家马丁维纳说，相反，“这两个领域传统上是完全分开的。”如果它们都使用相同的神经递质系统，强化学习是如何影响时间的呢？

预测误差的能力

两位科学家在《自然神经科学》上发表的论文更仔细地研究了这个问题。研究参与者看到两个数字在屏幕上闪现，通常是一个0接一个0。第二个数字显示了不同的时间，参与者必须报告哪个数字持续的时间更长。但有时，随机地用一个正整数或一个负整数代替第二个零：如果是正的，参与者会得到钱，但如果是负的，会把钱拿走作为惩罚。

对于参与者来说，当意想不到但好事发生时（研究人员称之为“积极预测错误”）刺激似乎持续得更久。负面预测错误带来的不受欢迎的意外让这些经历看起来更短。“它告诉我们，我们对结果的惊讶程度会系统性地影响我们对时间的感知，”维拉诺瓦大学心理学家马修·马特尔说。

研究小组发现，这种模式在数量上保持不变，预测误差越大，感知时间的扭曲程度越高。他们建立的强化学习模型能够预测每个受试者在任务中的表现。研究参与者的脑部扫描记录了壳核区域的这种效应。

虽然还需要进一步的实验来确定目前的机制（以及多巴胺的作用），但这项研究对学习和时间感知的模型都有意义。然而，在强化学习模型中，时间因素通常被归入外围。

导致神经疲劳

也许是时候开始包含一些主观性了。如果人类对信号做出反应，延伸或收缩他们的时间体验，这可能也会改变他们对某些行为和结果的远近的感知——这反过来可能会影响这些关联的学习速度。加州理工学院的前博士后研究员鲍文峰说，与预测错误有关的时间效应还提供了“强化学习模型要想准确地反映正在发生的事情，必须满足的额外特征。”

这对未来的建模者或试图发展对大脑的理解的人们提出了挑战，要考虑这两个系统是如何相互连接的。格什曼和他的博士生约翰·米哈埃一直在开发一个学习模型，该模型将这些想法整合在一起，通过自适应地调整大脑中的时间流动来提高心理预测。

但预测错误并不是影响我们对时间感知的唯一因素。以发表在《神经科学杂志》上的一项研究为例：反复接触短暂刺激的参与者往往会高估稍长时间间隔的持续时间。

日本国家信息和通信技术研究所的认知神经科学家林正一说：“通过改变刺激呈现的背景，我们实际上可以操纵参与者对这些持续时间的感知。”林正一与加州大学伯克利分校的理查德·艾夫里共同开展了这项研究。对大脑活动的扫描表明，在右顶叶的一个区域负责这种主观的时间体验。

林正一和伊夫里关注的大脑区域和机制与魏茨曼的科学家完全不同，但两项研究都观察到了时间感知方面类似的双向效应。一方面，这说明了大脑中的计时过程是如何分布和多样化的。无论宽泛的规则和计算如何使这些相互作用成为可能，都可能成为我们时间体验的基础，但在它们被精确定位之前，科学家只能在预期中观察时间。