国庆长假一晃而过，科学家告诉我们为什么“时光飞逝”
我们对时间的感觉是恍惚的，“时间感”就像手风琴一样，它会伸缩。情绪、音乐、环境中的事件，以及注意力的转移，这些都有可能影响我们对时间的感知。比如我们面对停留时间相同的图像时，往往会认为自己在愤怒的脸前停留的时间比没有情绪波澜的脸要长，蜘蛛比蝴蝶长，红色比蓝色久。当我们心急的时候锅开的慢，玩得开心的时候时间飞逝。
上个月，《自然神经科学》杂志上刊登了一篇关于“时间感”的论文，作者是以色列魏兹曼科学研究所的三位研究人员，他们对此提出了一些新见解，分析了是什么延长和压缩了我们的时间体验。他们发现，“时间感”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。此外，研究证明，对时间的感知与我们大脑对未来的预期也密切相关。
“每个人都知道‘玩得开心时时光飞逝’的说法，”山姆·格什曼(Sam Gershman)说，这位哈佛大学的认知神经科学家补充， “但整个故事可能更微妙：当你玩得比预期的更开心时，时间飞逝。”
是时候学习了
对大脑而言，“时间”并不意味着只有一件事。不同的大脑区域依赖不同的神经机制来感知时间，并且在不同的情况下，控制我们时间感体验的机制似乎也不同。
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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至关重要的作用。多巴胺对我们的“时间感”产生很大的影响，这些影响可能会互相冲突，令人困惑。一些研究发现，增加多巴胺会加速动物的生物钟，使动物高估时间的流逝；另一些研究发现，多巴胺会压缩事件，使事件看起来更短暂；还有一些研究发现，这两种效应都取决于具体情况。
多巴胺与“时间感”的联系很有趣，这种神经递质在奖励和强化学习过程中起到的作用尤为明显。例如，当我们收到意想不到的奖励时——也就是所谓的预测错误——我们会经历一种化学物质的激增，它会鼓励我们在未来继续追求这种行为。
多巴胺对“时间感”和学习过程都是如此重要，这可是巧合。例如毒品甲基苯丙胺和神经系统疾病如帕金森也会影响人们的时间感知和学习过程,同样涉及到多巴胺的变化。而学习本身——行为与其结果的关联——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，”葡萄牙神经科学家约瑟夫·帕顿（Joseph Paton）说。
但关于多巴胺是如何强化学习和“时间感”之间的联系，科学家们也不太清楚。相反，乔治梅森大学的心理学家马丁维纳(Martin Wiener)说：“这两个领域在传统上是相当分开的。如果强化学习和时间学习都使用相同的神经递质系统，那么强化学习是如何影响时间的呢?反之亦然。”
预测误差的能力
伊多·托伦、克里斯多夫·阿伯格和罗尼·巴斯发表的《新自然神经科学》论文对这个问题进行了更深入的研究。实验参与者看到两个数字在屏幕上闪现，通常是一个零，然后是另一个零。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时间更长。但有时，第二个零会随机地被一个正整数或负整数替代：如果它是正的，参与者就会得到金钱奖励，但如果它是负的，钱就会作为惩罚被拿走。
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实验参与者感知到的时间长短与第二种刺激持续时间的变化是一致的。当意想不到但好的事情发生时——如研究人员称之为“积极预测错误”——刺激似乎会持续更长时间。负面预测错误带来的不受欢迎的意外使这些经历看起来更短。Villanova大学的心理学家Matthew Matell说：“它基本上告诉我们，我们对结果的惊讶程度会系统性的影响我们对时间的感知。”
研究小组发现，预测误差越大，时间感知的失真越大。他们建立的强化学习模型能够预测每个实验参与者在任务中的表现。实验参与者的大脑扫描在一个叫做壳核的区域跟踪到了这种效应，壳核与运动学习和其他功能有关。
虽然还需要进一步的实验来确定这一机制（以及多巴胺的作用），但这项研究对学习过程和时间感知的模型都有意义深远。在巴甫洛夫的狗听铃铛分泌唾液实验中，狗明白铃铛意味这食物，食物有特定的味道味道，并且食物马上就要来了。然而，在强化学习模型中，时间因素通常被列入外围。奖励的客观时机往往会被作为一个变量纳入，但主观时间感知却没有被列为变量。
神经疲劳的作用
或许是时候开始考虑一些主观因素了。如果人类对事件的反应会拉伸或缩短自己的时间体验，这可能也会改变他们对某些行为和结果的感知。反过来，这又会影响这些行为和结果关联的学习速度与预测错误相关的时间效应。“强化学习模型要想准确地反映当前的情况，就必须具备的一个额外特征，加州理工学院(California Institute of Technology)前博士后研究员冯博文(Bowen Fung)说，他现在在澳大利亚的一个名为行为观察团队(Behavioral Insights Team)的组织工作。
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马特尔说：“这将挑战未来的建模者，或者那些试图探索对大脑的理解的人，需要考虑到这两个系统是如何相互连接的。”格什曼和他的博士生约翰·米克尔一直在开发一种包含这些想法的学习模型，在这个模型中，通过自适应地调整大脑中的时间流来提高心理预测。
但预测误差并不是影响我们时间感知的唯一因素。以前段时间发表在《神经科学杂志》上的一项研究为例：反复受到短暂刺激的实验参与者往往会高估时间稍长的持续时间刺激。根据研究人员的说法，这可能是因为对较短时间反应的神经元变得疲劳，这使得对较长时间刺激有反应的神经元对后续刺激的感知有更大的影响。同样，在反复受到长时间刺激后，测试对象低估了时间稍短的刺激的持续时间。
日本国家信息和通信技术研究所认知神经科学家林正一(Masamichi Hayashi)说：“通过改变刺激方案，我们实际上可以操纵实验参与者对时间的感知。”林正一与加州大学伯克利分校的理查德·艾夫里(Richard Ivry)共同开展了这项研究。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。大脑活动的扫描表明，右顶叶的一个区域负责这种主观的时间体验。
Hayashi和Ivry研究的大脑区域和机制与Weizmann的科学家们研究的完全不同，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，这证明了大脑中时间管理的分布和多样性。但是右顶叶确实与壳核有功能和解剖上的联系，Hayashi说，所以也许两者的相互作用会产生一种更紧密的时间感知。无论广泛的规则和计算如何使这些相互作用成为可能，都可能是我们对时间感知的基础，但在它们被研究清楚之前，科学家们也只能看表。
本文编译自《quantamagazine》