科學揭秘：大腦為什麼在感知時間的時候有快有慢？

我們的時間感受，可能是基礎經驗與行為的結合體，但同時也體現為一種不穩定的主觀判斷。周邊環境中的氛圍、音樂、事件以及注意力轉移都有可能加快或減慢時間的流逝。當觀看屏幕上的圖像時，我們發現「氣憤臉」比「平靜臉」更能拖慢時間、蜘蛛比蝴蝶更能拖慢時間、紅色比藍色更能拖慢時間。越是盯著看，水就越不會燒開。還有就是，「歡樂的時光總是過得特別快」。

在上個月的《自然神經科學》雜誌上，以色列魏茲曼科學研究所的三位研究人員對於時間體驗的延展與壓縮提出了一系列重要的新見解。他們證明，時間感知與我們通過獎懲機制進行學習的過程存在著密切關聯。而且，人們對於時間的感知，與對即將發生的事件所不斷更新的預期同樣息息相關。

哈佛大學認知神經科學家Sam Gershman表示，「每個人都知道「歡樂的時光總是過得特別快」，但其中的具體過程其實更加複雜：當你獲得的歡樂比預期更多時，時間才會飛快地流逝。」

學習時間

對大腦來說，「時間」絕不是簡單的單一概念。大腦中的不同區域會依靠不同的神經機制跟蹤時間的流逝，而我們的經驗體系往往會在不同機制之間來回切換。

但數十年的研究表明，「神經遞質多巴胺」在我們感知時間方面確實發揮著至關重要的作用。多巴胺會給我們對於時間段長短的判斷發揮複雜的影響，甚至引發時間認知混淆。部分研究發現，多巴胺會加速動物體內的生物時鐘，導致其低估實際經過的時長。也有一些人發現，多巴胺會壓縮事件過程，令事件在感受上更短暫。還有部分研究者結合特定場景，意識到這兩種影響可能同時存在。

多巴胺與時間感知之間的聯繫非常有趣，部分原因在於，這種神經遞質本身向來以獎勵與強化學習過程而聞名。舉例來說，當我們收到意外的獎勵（即所謂預測誤差）時，這種化學物質會大量湧入，引導我們未來繼續追求類似的感受。

多巴胺對於時間感知及學習過程如此重要，絕對不是偶然。甲基苯丙胺等藥物及帕金森氏症等神經系統疾病往往會改變這兩種過程，並影響到多巴胺的分泌。學習本身（即把行為與結果加以關聯的過程）要求我們將不同事件聯繫起來。葡萄牙Champalimaud基金會神經科學家Joseph Paton表示，「事實證明，強化學習算法同樣會將時間作為核心信息。」

但科學家們並不清楚，強化學習與時間知覺在大腦中的具體整合方式與處理位置。喬治·梅森大學心理學家Martin Wiener表示，「相反，在傳統上人們總是把這兩個領域彼此區分開來。沒人提出過「如果強化學習與時間感知使用的是相同的神經遞質系統，那麼二者之間是如何相互影響的」這類問題。」

預測誤差的力量

Ido Toren、Kristoffer Aberg與Rony Paz在《自然神經科學》的最新論文中全面探討了這個問題。參與者們會在屏幕上看到兩個閃爍的數字，通常是一個零接著下一個零。第二個數字顯示的時長有所不同，而參與者需要報告哪個數字的持續時間更長。但有時候其中會隨機出現一個正整數或負整數以取代第二個零：如果為正，則參與者會得到金錢獎勵；如果為負，則扣除獎金。

對參與者而言，獎勵機制與對持續時間的感知確實保持著統一性。當出乎預料的好事發生時（研究人員稱其為「正面預測誤差」），刺激的持續時間似乎變長了。而負面預測誤差帶來的反面刺激，則讓這些經歷顯得較短。維拉諾瓦大學心理學家Matthew Matell表示，「這基本上證實了，我們對於結果的意外程度，確實會對時間感知造成系統性的偏差。」

研究小組還表明，這種模式確有定量性，即預測誤差越大，時間感知層面的失真也就越嚴重。他們建立的強化學習模型能夠預測每位受試者的實際表現，並對受試者大腦中參與運動學習及其他功能的核殼區域跟蹤到了這一效應。

儘管需要進一步的實驗才能確定其中的精確聯動機制（以及多巴胺的作用），但這項研究至少給學習模型和時間感知模型帶來了一些啟發。巴甫洛夫實驗中，流著口水的狗知道鈴聲代表食物，也知道食物就在眼前。但是，時間元素往往只被歸結於強化學習模型的邊緣位置——換言之，客觀層面的時機往往能以變量形式明確存在，而此次新研究中強調的時間感知作為一類主觀因素，卻長期未得到應有的重視。

神經疲勞的秘密

主觀因素的作用，應該得到人們的高度重視。如果人類在響應信號時會在時間感受方面發生延長或縮短，則這一切必然會給他們對於某些行動及結果間的聯繫產生影響，這反過來又會影響到建立關聯的思維速度。加州理工學院前博士後研究員Bowen Fung指出，與預測誤差相關的時間效應，證明「強化學習模型要想準確反映正在發生的事物，就必須參考更多額外特徵。」

Mtaell解釋道，「考慮到這兩套系統的對接方式，相信其將給未來的建模工作或者對大腦工作機理的深刻分析帶來新的挑戰。Gershman和他的博士生John Mikhael一直在開發一種學習模型，希望引入這些元素，以自適應方式調整大腦中的時間流，以改善心理預測效果。」

但是，預測誤差並不是塑造時間感知的唯一因素。上周發表在《神經科學雜誌》上的一項研究表明，反覆受到短暫刺激的受試者，往往會對間隔較長的兩種信號的持續時間做出高估。根據研究人員們的介紹，這可能是因為持續時間較短的神經元對後續刺激的感知方式發生了重大變化。（同樣的，在反覆受到長期刺激之後，測試對象會對間隔較短的兩種信號的持續時間有所低估。）

日本國立信息與通信技術研究所認知神經科學家Masamichi Hayashi表示，「通過改變刺激的表現背景，我們實際上可以操縱受試者對時間的感知結果。」在與加州大學伯克利分校的Richard Ivry進行合作研究之後，他們通過對大腦活動的掃描發現，右側頂葉區域專門負責處理這種主觀層面的時間感受。

Hayashi與Ivry所關注的大腦區域與時間感知機制雖然與以色列魏茲曼研究所的團隊完全不同，但兩項研究均觀察到了類似的時間感知雙向影響機制。這一方面說明，大腦中的計時機制是種分散且多樣的過程。另外也表明，由於右側頂葉確實與核殼有功能和解剖學意義上的聯繫，因此二者之間的相互作用可能會產生一種更加內聚的時間感。也許正是這些相互作用（或其他機制），構成了我們在時間體驗層面的規則與計算基礎；但在得出明確結論之前，科學家們決定仍然用老辦法來核對時間——看表。