概括:无论是詹尼克·辛纳 (Jannik Sinner) 计时 100 英里/小时的发球时间,还是你判断黄灯时要等待多长时间,大脑都会不断计算时间的流逝。一项新研究首次绘制了大脑内部“秒表”的图谱。
使用高场功能磁共振成像,研究小组发现时间感知并不是某个区域的单一“ping”;而是时间感知。这是一场跨越大脑皮层的接力赛,将原始视觉数据转化为“长”或“短”的主观体验。
主要事实
- 三级继电器:时间感知经历三个不同的阶段:
- 枕叶(视觉)皮层:编码“物理”持续时间。刺激持续的时间越长,神经反应就越强(单调)。
- 顶叶和运动前区:将该信号转换为“选择性”表示。特定组的神经元仅在特定持续时间内放电(例如,“半秒”组与“一秒”组)。
- 额叶皮质和前岛叶:主观地对时间进行分类,让我们能够决定某件事是否感觉“太慢”或“恰到好处”。
- 机械模型:这项研究超越了时间处理的“地点”,并提出了一个“如何”模型——显示数据从简单信号到复杂决策的物理转换。
- 主观故障:该研究解释了为什么时间会让人感觉“扭曲”(例如,在车祸或高风险的网球比赛期间);额叶皮层的最后一个“分类”阶段可能会受到情绪或焦点的影响。
- 精确计时:第二阶段(顶叶/前运动)是“读出”阶段,这很可能是像 Sinner 这样的运动员经过高度优化以实现毫秒精度的阶段。
- 枕叶(视觉)皮层:编码“物理”持续时间。刺激持续的时间越长,神经反应就越强(单调)。
- 顶叶和运动前区:将该信号转换为“选择性”表示。特定组的神经元仅在特定持续时间内放电(例如,“半秒”组与“一秒”组)。
- 额叶皮质和前岛叶:主观地对时间进行分类,让我们能够决定某件事是否感觉“太慢”或“恰到好处”。
来源:之内
詹尼克·辛纳 (Jannik Sinner) 如何在正确的时刻以非凡的精准度击球?在日常生活中,我们如何感知周围事件的持续时间?
答案在于大脑如何构建时间感知,正如发表在《自然》杂志上的研究表明的那样。公共科学图书馆生物学作者:Valeria Centanino、Gianfranco Fortunato 和 Domenica Bueti。从我们看到的东西开始——比如一个正在接近的球——大脑会通过逐渐复杂的阶段来处理时间信息:从枕叶视觉皮层,到顶叶和运动前区域,最后到额叶区域。
研究人员利用高场功能磁共振成像(fMRI)并测量健康志愿者的时间感知,揭示了当我们估计视觉刺激的持续时间时大脑中发生的情况。
“我们的结果表明,时间感知不是一个单一的过程,而是分布在大脑皮层的多个处理阶段的结果,”作者解释道。 “从编码物理持续时间到构建时间的主观体验,每个阶段的贡献都不同。”
在初始阶段,枕叶视觉区域通过逐渐(单调)的神经反应对持续时间进行编码:刺激越长,神经反应越强。然后,这些信息在顶叶和运动前区域转化为选择性(单峰)表示,其中不同的神经群体优先响应特定的持续时间,从而能够“读出”时间。
最后,包括额叶皮层和前岛叶在内的高阶区域参与持续时间的主观分类,塑造了时间的感知方式。
这公共科学图书馆生物学这项研究不仅确定了大脑中处理时间的位置,还提出了一种时间信息处理方式的机械模型。
这个新框架不仅增进了我们对时间感知的理解,还为研究大脑如何构建主观时间以及为什么这种体验有时会被扭曲开辟了新途径。
回答的关键问题:
一个:研究表明时间感知的最后阶段发生在额叶皮质和前岛叶。这些区域与情绪和注意力密切相关。如果这些区域很忙或“兴奋”,它们就会对身体持续时间进行不同的分类,让五分钟感觉就像一分钟。
一个:很有可能。顶叶和运动前区的“选择性”神经群负责“读出”准确的时间。在精英运动员中,这些神经组可能会进行更精细的调整,使他们能够区分 500 毫秒和 510 毫秒——这种差异对于我们其他人来说是模糊的。
一个:由于该研究确定了用于“编码”和“分类”的特定大脑区域,因此它表明计时是一种技能。正如您训练肌肉一样,重复的“读出”任务可能会增强运动前区域的独特神经群,使您的内部秒表更加准确。
Original Research: Open access.
“Neuronal populations across the cortex underlie discrete, categorical, and subjective representations of visual durations” by Valeria Centanino, Gianfranco Fortunato, and Domenica Bueti. PLOS Biology
DOI:10.1371/journal.pbio.3003704