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時間是萬物的歌咏
2019-04-12 07:27:50 來源: 科技日報
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  你是不是也有這樣的感受,回憶裏的童年總是過得十分緩慢,長大後的年歲卻總是白駒過隙?幸福快樂的時候,時間好像很短;痛苦難過的時候,時間又變得漫長。

  事實上,我們對時間的感知的確與情緒和記憶有關。

  學界經常研究的一個例子是在極端恐懼的情緒下“變慢”的時間流速,比如車禍瞬間、高空跳傘、海嘯來臨,在許多親歷者的敘述中猶如電影的慢動作鏡頭。

  戴維·伊格爾曼在2007年的一個著名實驗中,要求被試者進行高達31米的自由落體(下方有安全網)並估計全程時間,被試者估計時長較實際時長普遍要多1/3。

  然而,我們人類並沒有直接感知時間的功能,那時間知覺到底是哪兒來的呢?答案很簡單:依賴所有感官輸入。我們聽到、見到、觸摸到的一切,構成了有節奏的外界事件。這些事件,就是時間從我們身上流淌過去的痕跡和見證。

  雖然每個人對時間變化的感知參差不齊,認知心理學家仍然發現了一些影響時間感知的普遍規律。那麼,我們到底是依賴什麼樣的機制感受時間呢?

  兩種時間機制假説

  此前在動物實驗中,人們已經發現從靈長類如猴子、嚙齒類如小鼠,到野外的蜂鳥和家養的鴿子,都對時間十分敏感,並且具有估計和預測短至毫秒、長達數小時時間的能力。其中一項著名的實驗是行為學家斯金納的“迷信的鴿子”。在這個實驗中,自動投食器每隔15秒就向饑餓的鴿子投食一次,而在等待食物的過程中,鴿子強化某些隨機行為與食物的聯係,作為計時行為的表徵。

  對時間的估計,要求記憶的存儲、調出、對比和確認。適者生存使生物普遍能夠(甚至需要十分準確地)測量時間,譬如獵豹需要預估何時從潛伏的草叢中跳起追擊羚羊,旱獺需要趕在金雕俯衝下來之前及時鑽進洞裏。人類除了保障基本生存之外,還有演化出來的一係列社會活動,這些活動則需要更加精細地利用時間。

  20世紀60年代,科學家對于時間感知的興趣從動物實驗延伸到了人類身上。

  早期,作曲家已發現音樂節奏對時間感知有顯著影響。20世紀初的法國作曲家拉威爾的作品《波萊羅舞曲》,以其漸進漸強的韻律見長。它要求樂隊穩定均勻的推進,最終迸發出明暗交錯、五光十色的表現力。拉威爾對《波萊羅舞曲》的速度有嚴格要求,他曾私下裏對指揮家富特文格勒抱怨,如果樂團演得過快,這首曲子則會感覺“太長”。

  目前,有兩種著名的時間機制假説用于解釋人類時間機制:一種是振蕩器模型。想象你對時間的感知完全取決于你的注意力。而注意力作為一種有限資源,在默認條件下,通過一道窄門被規律地釋放出來。在某些刺激譬如節拍強勁的音樂下,“釋放”這一動作會迅速和外界節奏同步。一定時間裏,注意力的“震蕩”越多,我們主觀感受到的時間也就越長。另一種是節律器模型。時間被規律地切分成小單元並計入“總數”中,不過,時間越長,節律器的偏差就按照韋伯分數有規律地增長。不過,由于短時記憶在“步數”的記錄、比較和提取中有著無法忽視的影響,每個人的時間知覺功能很可能會展現出巨大的差異。換句話説,短時記憶越好,對時間的感知就越準確。

  就哪一種機制能夠更好地解釋時間知覺,學術界還沒有定論。不過,誰又會真的時時刻刻在心裏計時呢?我們的大腦中真的有某種內置時鐘,能夠幫助我們下意識地計量、預測、估算時間嗎?

  隨著腦電和功能性核磁造影的發展,越來越多的證據表明我們的大腦通過大規模神經元網絡活動實現時間知覺這一功能。其中,較短時間(低于1秒鐘)的數據處理通常在較為低級的潛意識感官層面發生,而1秒鐘以上的時間感知則需要認知層面的大腦復雜功能參與。不過,這並不意味著我們總是能意識到時間的存在,正如我們並不主動去控制呼吸一樣。

  大腦如何編織時間

  時間感知的生物基礎的發現與精神疾病息息相關。為人熟知的多巴胺,也就是和快樂感相關的神經遞質,是與時間知覺變化相關的重要調控信號之一。

  舉例來説,帕金森症患者由于基底核功能受損,釋放多巴胺物質的神經元減少,不僅會出現運動功能障礙(也就是帕金森症最顯著的表徵之一),還常出現無法正確估計時間流逝長度、時間流逝“變慢”的情況。相反,部分多動症(ADHD)患者由于基底核紋狀體多巴胺釋放過量,容易感覺到時間“加快”;他們也更容易在估計一段時間長度的時候犯錯。換句話説,多巴胺增加了多動症患者“時間計步器”的累計數量,客觀時間流逝了10秒,對于他們來説就像過去了15秒甚至20秒。類似的情況也發生在精神分裂症患者身上。

  目前利用功能性核磁造影和腦電波進行的許多研究表明,時間的計數可以由神經元振蕩來解釋。

  具體來説,在開始計時的階段,多巴胺釋放可以導致大群的皮質層和丘腦神經元調整其振蕩頻率並按照“出廠設置頻率”進行同步活動。在計數階段,基底核多棘神經元受到皮質層神經元有節奏活動影響,並自動調整以接近皮質層神經元群組的活動節奏。這很有可能就是時間單位在大腦活動中的表徵。隨後,基底核神經元的活動通過直接和非直接多巴胺通路傳導到丘腦神經元,最終再投射到大腦皮質和基底核活動,形成一個閉環。不同的多巴胺通路強弱活動,可以決定計時開始或是暫停。

  哪些因素影響時間感知

  對于時間流逝的加速或放緩,幾乎每個人都有自己的體驗。其中,情感是最重要的一個因素。

  法國著名的神經科學家德瓦特弗蕾在20年來的實驗中,多次證明了這一點。13年的實驗中,她的團隊通過調整音樂節奏快慢、大小調(大調被證實與積極情感體驗有關)等多個變量,發現在聆聽音樂時,令人愉快的音樂樣本會感覺較短,而令人不愉快的曲調則會感覺較長。

  另外,如文章開頭所説,恐懼對時間流逝主觀體驗的影響,也是科學家屢試不爽的一個方法。恐懼加速了我們內置計時機制的運作,同樣時間內,累計更多“步數”,因而會讓人們感到時間似乎更長。

  德瓦特弗蕾的研究還探尋了我們在面對他人不同情緒、動態甚至是年齡狀態時,由于共情能力,也就是將自己代入他人角色的能力,而感受到的時間流動速度變化。由于將自己帶入不同面孔所含情緒,人們感受他人憤怒時,往往會覺得與中立的情緒相比時間更長。更高的情緒喚起程度,使得我們的內置時鐘累計了更多“步數”。同理,動態的圖像較靜態的圖像感覺出現時間更長。年長者的圖像(動作較緩慢)較年輕人的時間感覺流逝更慢,都是因為我們自動帶入了圖像中對方的動作狀態,並從他們的角度去體驗時間流動速度。

  其他影響時間感知的因素,還包括年齡、藥物等。由于年長者多巴胺分泌較少,內置時間機制運作速度放慢,累計“步數”變少,因此老年人的時間流速主觀感受也較年輕人更慢。而興奮劑等促多巴胺分泌藥物可以加快時間感受;抗多巴胺的精神類藥物、麻醉劑等,則起到相反作用。

  時間感知的臨床應用

  帕金森症領域的研究人員將時間感知理論運用到了臨床。通過有節奏的聲音訓練,帕金森症患者能夠借助內部時間機制的同步性,與外界刺激保持一致,改善他們行走動作的穩定程度、步伐節奏。

  其他與動作協調和節奏相關的神經損傷,甚至是口吃患者、閱讀障礙患者,都能在音樂節律療法的輔助下通過調整內在時鐘速率,借助時間機制完成需要某種韻律的任務,譬如行走、閱讀、發音。通過調整時間感知,或許還能幫助健康人群乃至音樂家、運動員去更好地完成某些專業任務。

  關于時間的研究方興未益,未來潛藏著令人激動的機會,而我們將一起去探尋。

  (王心玥 作者係健康學人主筆、漢堡大學博士研究員) 

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【糾錯】 責任編輯: 韓家慧
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