大脑弹性时间感的原因揭示
我们的时间感可能是我们所有经验和行为的脚手架，但它是不稳定的和主观的，像手风琴一样膨胀和收缩。情绪、音乐、我们周围发生的事件以及我们注意力的转移都有能力为我们加快或放慢时间。当屏幕上出现图像时，我们认为愤怒的脸比中性的更持久，蜘蛛比蝴蝶持久，红色比蓝色持久。看好的锅永远不会烧开，当我们玩得开心的时候，时间过得飞快。
上个月，以色列魏茨曼科学研究所的三名研究人员在“自然神经科学”杂志上发表了一些重要的新见解，揭示了是什么延伸和压缩了我们的时间体验。他们发现了证据，证明了时间知觉和通过奖惩帮助我们学习的机制之间存在长期怀疑的联系。他们还证明，对时间的感知与我们的大脑对接下来会发生什么的不断更新的预期息息相关。
没有参与这项研究的哈佛大学认知神经学家萨姆·格什曼(Sam Gershman)说：“每个人都知道，‘玩得开心，时间过得飞快’。”“但整个故事可能会有更细微的差别：当你玩得比你预期的更有趣时，时间过得飞快。”
“时间”对大脑来说不仅仅意味着一件事。不同的大脑区域依赖不同的神经机制来追踪它的经过，而支配我们体验的神经机制似乎随着一种情况而改变。
但数十年的研究表明，神经递质多巴胺在我们感知时间的方式中起着关键作用。多巴胺对我们认为在给定的一段时间内过去了多少时间有无数的影响，而这些影响可能会令人困惑地冲突。一些研究发现，增加多巴胺会加快动物的生物钟，导致它高估了时间的流逝；另一些研究发现，多巴胺会压缩事件，使它们看起来更短暂；还有一些研究发现，根据背景，这两种效应都有。
多巴胺与时间知觉的联系很耐人寻味，部分原因是神经递质在奖励和强化学习过程中的功能更为人所知。例如，当我们收到意想不到的奖励时--也就是所谓的预测误差--我们会体验到化学物质的涌入，这会教会我们在未来继续追求这种行为。
多巴胺对时间感知和学习过程都是如此重要，这可能不仅仅是巧合。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改变了这两个过程，还涉及多巴胺的变化。而学习本身--将一种行为与其结果相关联--需要及时将一个事件与另一个事件联系起来。“真的，强化学习算法的核心是关于时间的信息，”葡萄牙钱帕利莫基金会的神经科学家约瑟夫·佩顿(Joseph Paton)说。(佩顿是西蒙斯全球大脑合作项目的研究员，该项目由西蒙斯基金会(Simons Foundation)资助，该基金会也为广达杂志(Quanta Magazine)提供资金。)。
但科学家们还没有弄清强化学习和时间知觉在大脑中是如何以及在哪里整合的。相反，乔治梅森大学的心理学家马丁·维纳(Martin Wiener)说，“这两个领域传统上一直保持着相当独立的状态。”“没有人问过，‘强化学习如何影响时间，如果它们都使用相同的神经递质系统，反之亦然？’”
由Ido Toren、Kristoffe Aberg和Rony Paz撰写的新的“自然神经科学”论文更仔细地研究了这个问题。研究参与者在屏幕上看到两个数字闪烁，通常是一个零后面跟着另一个零。第二个数字显示的时间长短不一，参与者必须报告哪个数字持续的时间更长。但有时，随机地给出一个正整数或负整数，而不是第二个零：如果是正的，参与者会得到金钱奖励，但如果是负的，钱会被没收作为惩罚。
对于参与者来说，后果与第二次刺激感知持续时间的变化一致。当一些意想不到但很好的事情发生时--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令人不快的惊喜让这些经历看起来更短了。维拉诺瓦大学(Villanova University)心理学家马修·马特尔(Matthew Matell)没有参与这项研究，他说，“这基本上告诉我们，我们对时间的感知将因我们对结果的惊讶程度而系统性地存在偏见。”
研究小组表明，这种模式在数量上是成立的，更大的预测误差与更大的感知时间扭曲相关。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。研究参与者的大脑扫描在一个名为壳核的区域跟踪了这一效应，该区域涉及运动学习和其他功能。
虽然还需要进一步的实验来确定手头的确切机制(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。巴甫洛夫流着口水的狗了解到铃声意味着食物，食物会以某种方式品尝-但食物也即将到来。然而，时间部分通常被归入强化学习模型的外围。奖励的客观时间往往被纳入为一个变量，但新作品强调的时间感知的主观方面并没有。
现在可能是时候开始包括一些主观性了。如果人类对信号做出反应而延长或缩短他们的时间体验，这也可能改变他们对某些行为和结果有多近或多远的看法-这反过来可能会影响学习这些关联的速度。加州理工学院(California Institute Of Technology)前博士后研究员冯博文(Bowen Fung)说，与预测误差相关的时间效应还提供了“一个额外的特征，强化学习模型要想准确地反映正在发生的事情，就必须满足这个特征”。冯博文目前供职于澳大利亚一家名为行为洞察力团队(Behavional Insights Team)的组织。
马特尔说：“考虑到这两个系统是如何对接的，这对未来的建模人员或试图发展对大脑的理解的人提出了挑战。”Gershman和他的博士生John Mikhael一直在开发一种结合了这些想法的学习模型，在这种模型中，通过自适应地调整大脑中的时间流动来改善心理预测。
但是，预测误差并不是影响我们对时间认知的唯一因素。以上周发表在“神经科学杂志”上的一项研究为例：反复接受短暂刺激的参与者往往高估了略长时间间隔的持续时间。根据研究人员的说法，这可能是因为对较短持续时间反应的神经元变得疲惫，使调整到较长持续时间的神经元对后续刺激的感知产生了更大的影响。(同样，在反复暴露在长刺激下后，测试对象低估了略短间隔的持续时间。)。
日本国家信息与通信技术研究所(National Institute Of Information And Communications Technology)认知神经学家林正一(Masamichi Hayashi)与加州大学伯克利分校(University of California，Berkeley)的理查德·伊弗里(Richard Ivry)共同开展了这项研究。他说，“通过改变刺激方案的背景，我们实际上可以操纵参与者对这些持续时间的看法。”对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。
林和艾弗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类似的时间知觉双向效应。一方面，这证明了大脑中的计时过程是多么的分散和多样化。但是右顶叶确实与壳核有功能和解剖学上的联系，Hayashi说，所以也许两者的相互作用产生了更有凝聚力的时间感知。无论什么广泛的规则和计算使得这些相互作用(和其他)成为可能，我们对时间的体验可能是基础，但在它们被精确定位之前，科学家们只能在预期中观察一个或多个时钟。