科學(xué)探索：8天假期過得飛快？可能是因?yàn)榇竽X沒想到會(huì)這么爽……

圖片來源：pixabay
假期剛過，玩得不亦樂乎的你是不是覺得時(shí)間過得飛快？實(shí)際上，這可能是大腦出現(xiàn)了預(yù)測(cè)誤差，當(dāng)你獲得的正向刺激比預(yù)想的還多的話，就會(huì)覺得時(shí)間流逝速度增加了。
我們對(duì)時(shí)間的感覺可能是一切經(jīng)驗(yàn)和行為的基礎(chǔ)，但這種感覺卻是一種不穩(wěn)定的主觀感受，甚至?xí)窈＞d一樣膨脹或收縮。情緒、音樂、周圍發(fā)生的事情以及注意力的轉(zhuǎn)移，都會(huì)改變我們對(duì)時(shí)間的感覺，讓我們覺得時(shí)間加快或變慢了。例如，比起面對(duì)沒有表情的臉，我們會(huì)在看到憤怒的臉時(shí)會(huì)覺得時(shí)間變慢了，這種感覺差異同樣存在于蝴蝶和蜘蛛，藍(lán)色和紅色的圖像對(duì)比中。生活中也會(huì)存在一些類似的經(jīng)歷，比如越著急鍋里的水就越燒不開，而愉快的時(shí)光卻總是轉(zhuǎn)眼即逝。
針對(duì)“是什么延長(zhǎng)和壓縮了我們對(duì)時(shí)間的感受”這一問題，以色列魏茲曼科學(xué)研究所的研究者Ido Toren，Kristoffer Aberg和Rony Paz在今年8月發(fā)表于《自然-神經(jīng)科學(xué)》的研究中提出了一種新見解。長(zhǎng)期以來便有觀點(diǎn)認(rèn)為，我們會(huì)通過獎(jiǎng)賞和懲罰進(jìn)行學(xué)習(xí)，而其背后的機(jī)制與時(shí)間感知存在聯(lián)系。如今，這三位研究者發(fā)現(xiàn)了支持這種觀點(diǎn)的證據(jù)。研究還發(fā)現(xiàn)，大腦會(huì)不斷對(duì)未來將要發(fā)生之事進(jìn)行預(yù)測(cè)和期望，正是這種行為決定了我們的時(shí)間感知。
哈佛大學(xué)的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家Sam Gershman說：“每個(gè)人都知道‘快樂的時(shí)光總是短暫的’，但是這句話完整的說法可能會(huì)更加微妙——如果你比預(yù)期的要更快樂，那時(shí)光就是短暫的?！?br> 時(shí)間與學(xué)習(xí)
對(duì)大腦而言，“時(shí)間”并不代表著一種事物。不同的腦區(qū)會(huì)依靠不同的神經(jīng)機(jī)制來追蹤時(shí)間，而支配時(shí)間感的神經(jīng)機(jī)制會(huì)隨著不同情形發(fā)生變化。
過去數(shù)十年的研究表明，多巴胺在我們感知時(shí)間的過程中起著至關(guān)重要的作用。多巴胺會(huì)對(duì)時(shí)間的感覺產(chǎn)生無數(shù)影響，這些影響甚至可能會(huì)互相矛盾，引起混淆。一些研究發(fā)現(xiàn)，多巴胺的增加會(huì)加速動(dòng)物的生物鐘，使得動(dòng)物高估時(shí)間的流逝速度；也有研究發(fā)現(xiàn)，多巴胺會(huì)讓大腦壓縮事件經(jīng)過，使時(shí)間看起來過得更快；還有研究發(fā)現(xiàn)這兩種效應(yīng)都存在，具體要取決于事件背景。


圖片來源：pixabay
多巴胺與時(shí)間感知的聯(lián)系確實(shí)會(huì)讓研究人員覺得很有興趣，部分原因是多巴胺在獎(jiǎng)賞和強(qiáng)化學(xué)習(xí)中具有功能。舉例來說，當(dāng)我們收到意外的獎(jiǎng)賞（即我們產(chǎn)生了預(yù)測(cè)誤差）時(shí)，化學(xué)物質(zhì)多巴胺便會(huì)涌入，這一獎(jiǎng)賞信號(hào)會(huì)讓我們繼續(xù)保持此前的行為。
多巴胺對(duì)時(shí)間感知和學(xué)習(xí)過程同樣重要，這絕非偶然，比如甲基苯丙胺（methamphetamine）等藥物和帕金森病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病會(huì)改變這兩個(gè)過程，同時(shí)也會(huì)改變多巴胺的分泌。
而學(xué)習(xí)本身就是一種行為與結(jié)果的關(guān)聯(lián)過程，它需要及時(shí)將一個(gè)事件與另一個(gè)事件聯(lián)系起來?！皩?shí)際上，強(qiáng)化學(xué)習(xí)機(jī)制的核心就是時(shí)間信息，”神經(jīng)科學(xué)家Joseph Paton如此說道。
然而，科學(xué)家還沒有弄清楚學(xué)習(xí)和時(shí)間感知在大腦中的整合方式，以及哪些區(qū)域參與了這一過程。其實(shí)，“在傳統(tǒng)研究中，這兩個(gè)領(lǐng)域是完全分開的，”美國(guó)喬治梅森大學(xué)的心理學(xué)家Martin Wiener說，“沒人想過‘如果學(xué)習(xí)和時(shí)間感知都使用了相同的神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)，那么二者會(huì)如何互相影響？’”
預(yù)測(cè)誤差的影響
《自然-神經(jīng)科學(xué)》上的這篇論文更仔細(xì)地探究了這個(gè)問題。研究中，受試者會(huì)看到兩個(gè)數(shù)字依次在屏幕上閃爍，通常會(huì)在一個(gè)零之后再出現(xiàn)一個(gè)零。不過，屏幕偶爾也會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)一個(gè)正整數(shù)或負(fù)整數(shù)作為第二個(gè)數(shù)：如果為正，參與者會(huì)得到獎(jiǎng)金，但如果為負(fù)，獎(jiǎng)金就會(huì)被扣除。實(shí)驗(yàn)中，第二個(gè)數(shù)字顯示的時(shí)長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生變化，受試者必須報(bào)告哪個(gè)數(shù)字持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)出乎預(yù)料的好事發(fā)生時(shí)（研究者稱之為“正預(yù)測(cè)誤差”），這種刺激會(huì)讓受試者覺得持續(xù)了更久。而不愉快的結(jié)果（負(fù)預(yù)測(cè)誤差），則會(huì)使大腦覺得這些經(jīng)歷變得更短暫。維拉諾瓦大學(xué)的心理學(xué)家Matthew Matell表示：“這基本上告訴我們，由于對(duì)結(jié)果的驚訝程度不同，我們對(duì)時(shí)間的感知也會(huì)系統(tǒng)性地產(chǎn)生偏差。”
研究團(tuán)隊(duì)表明，預(yù)測(cè)誤差越大，對(duì)時(shí)間的感知失真越大。他們建立了一個(gè)強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型，該模型能夠預(yù)測(cè)每個(gè)受試者在任務(wù)中的表現(xiàn)。此外，他們還對(duì)受試者進(jìn)行了大腦掃描，以此追蹤核殼（putamen，與運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)等功能有關(guān)的腦區(qū)）中的這種效應(yīng)。盡管仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來確定其中的精確機(jī)制（以及多巴胺的作用），這項(xiàng)研究對(duì)學(xué)習(xí)和時(shí)間感知模型都帶來了啟示。
神經(jīng)疲勞的影響
如果我們?cè)趹?yīng)對(duì)外部信號(hào)時(shí)會(huì)延長(zhǎng)或縮短時(shí)間感知，那我們也可能會(huì)改變自己距離某些行為和結(jié)果的感覺，而這反過來可能會(huì)影響學(xué)習(xí)這些事物聯(lián)系的速度。前加州理工學(xué)院博士后研究員Bowen Fung表示，與預(yù)測(cè)誤差相關(guān)的時(shí)間效應(yīng)也說明，“強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型要想準(zhǔn)確反映正在發(fā)生的事情，就必須具備這一額外特征?！?br> Matell說：“對(duì)未來的建模者或試圖加深對(duì)大腦理解的人來說，把這種時(shí)間效應(yīng)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)間的相互作用考慮在內(nèi)，是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。” Gershman和他的博士生John Mikhael已接受了這項(xiàng)挑戰(zhàn)，正著手研發(fā)一種學(xué)習(xí)模型，以通過自適應(yīng)地調(diào)整大腦中的時(shí)間流來改善心理預(yù)測(cè)。
但是，預(yù)測(cè)誤差并不是塑造我們時(shí)間感的唯一因素。今年9月發(fā)表在《神經(jīng)科學(xué)雜志》上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，反復(fù)受到短暫刺激的參與者往往會(huì)高估稍長(zhǎng)間隔的持續(xù)時(shí)間。據(jù)這項(xiàng)研究，這可能是因?yàn)檫@一背景下，對(duì)較短暫刺激敏感的神經(jīng)元變得疲倦，從而使對(duì)較持久刺激敏感的神經(jīng)元主導(dǎo)了對(duì)后續(xù)刺激的感知方式。類似地，在反復(fù)受到長(zhǎng)間隔刺激后，參與者會(huì)低估稍短時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間。


大腦中緣上回（SMG）的神經(jīng)元越疲勞，時(shí)間失真越大。圖片來源：Hayashi and Ivry
日本國(guó)立信息與通信技術(shù)研究所的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家Masamichi Hayashi說：“通過改變呈現(xiàn)刺激的背景情形，我們實(shí)際上可以操縱受試者如何感知這些持續(xù)的時(shí)間?！睂?duì)大腦活動(dòng)的掃描表明，右側(cè)頂葉（right parietal lobe）的一個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)這種主觀的時(shí)間體驗(yàn)。Hayashi與加州大學(xué)伯克利分校的Richard Ivry共同進(jìn)行了這項(xiàng)研究。
Hayashi和Ivry，與魏茲曼的三位科學(xué)家聚焦了完全不同的大腦區(qū)域和機(jī)制，但兩項(xiàng)研究均觀察到了大腦對(duì)時(shí)間感知具有雙向作用。一方面，這說明了大腦中的計(jì)時(shí)過程是如此多樣化。但另一方面，Hayashi表示，右側(cè)頂葉確實(shí)與核殼有功能和解剖上的聯(lián)系，所以或許是二者的相互作用形成了對(duì)時(shí)間的綜合感知。
任何使這種（或其他）相互作用成為可能的規(guī)律和計(jì)算方式，都可能構(gòu)成我們感受時(shí)間的基礎(chǔ)。但在這些規(guī)則和計(jì)算方式被確定之前，科學(xué)家們只能預(yù)先查看時(shí)鐘來確定時(shí)間了。
作者：Jordana Cepelewicz
翻譯：樊亦非
編輯：楊心舟
引進(jìn)來源：quantamagazine
引進(jìn)鏈接：https://www.quantamagazine.org/reasons-revealed-for-the-brains-elastic-sense-of-time-20200924/


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：
回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識(shí)
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情
?