2022年02月19日 09:30 新浪科技綜合 來源:科普中國 同學們,寒假餘額已不足,當然也有很多同學已經開學,玩得不亦樂乎的你是不是覺得時間過得飛快?實際上,這可能是大腦出現了預測誤差,當你獲得的正向刺激比預想的還多的話,就會覺得時間流逝速度增加了。 我們對時間的感覺可能是一切經驗和行為的基礎,但這種感覺卻是一種不穩定的主觀感受,甚至會像海綿一樣膨脹或收縮。 情緒、音樂、周圍發生的事情以及注意力的轉移,都會改變我們對時間的感覺,讓我們覺得時間加快或變慢了。 例如,比起面對沒有表情的臉,我們會在看到憤怒的臉時會覺得時間變慢了,這種感覺差異同樣存在於蝴蝶和蜘蛛,藍色和紅色的影像對比中。 生活中也會存在一些類似的經歷,比如越著急鍋裡的水就越燒不開,而愉快的時光卻總是轉眼即逝。 針對「是什麼延長和壓縮了我們對時間的感受」這一問題,以色列魏茲曼科學研究所的研究者Ido Toren,Kristoffer Aberg和Rony Paz在去年8月發表於《自然-神經科學》的研究中提出了一種新見解。 長期以來便有觀點認為,我們會透過獎賞和懲罰進行學習,而其背後的機制與時間感知存在聯絡。 如今,這三位研究者發現了支援這種觀點的證據。 研究還發現,大腦會不斷對未來將要發生之事進行預測和期望,正是這種行為決定了我們的時間感知。 哈佛大學的認知神經科學家Sam Gershman說:「每個人都知道‘快樂的時光總是短暫的’,但是這句話完整的說法可能會更加微妙——如果你比預期的要更快樂,那時光就是短暫的。 」 時間與學習 對大腦而言,「時間」並不代表著一種事物。 不同的腦區會依靠不同的神經機制來追蹤時間,而支配時間感的神經機制會隨著不同情形發生變化。 過去數十年的研究表明,多巴胺在我們感知時間的過程中起著至關重要的作用。 多巴胺會對時間的感覺產生無數影響,這些影響甚至可能會互相矛盾,引起混淆。 一些研究發現,多巴胺的增加會加速動物的生物鐘,使得動物高估時間的流逝速度;也有研究發現,多巴胺會讓大腦壓縮事件經過,使時間看起來過得更快;還有研究發現這兩種效應都存在,具體要取決於事件背景。 多巴胺與時間感知的聯絡確實會讓研究人員覺得很有興趣,部分原因是多巴胺在獎賞和強化學習中具有功能。 舉例來說,當我們收到意外的獎賞(即我們產生了預測誤差)時,化學物質多巴胺便會湧入,這一獎賞訊號會讓我們繼續保持此前的行為。 多巴胺對時間感知和學習過程同樣重要,這絕非偶然,比如甲基苯丙胺(methamphetamine)等藥物和帕金森病等神經系統疾病會改變這兩個過程,同時也會改變多巴胺的分泌。 而學習本身就是一種行為與結果的關聯過程,它需要及時將一個事件與另一個事件聯絡起來。 「實際上,強化學習機制的核心就是時間資訊,」神經科學家Joseph Paton如此說道。 然而,科學家還沒有弄清楚學習和時間感知在大腦中的整合方式,以及哪些區域參與了這一過程。 其實,「在傳統研究中,這兩個領域是完全分開的,」美國喬治梅森大學的心理學家Martin Wiener說,「沒人想過‘如果學習和時間感知都使用了相同的神經遞質系統,那麼二者會如何互相影響?’」 預測誤差的影響 《自然-神經科學》上的這篇論文更仔細地探究了這個問題。 研究中,受試者會看到兩個數字依次在螢幕上閃爍,通常會在一個零之後再出現一個零。 不過,螢幕偶爾也會隨機出現一個正整數或負整數作為第二個數:如果為正,參與者會得到獎金,但如果為負,獎金就會被扣除。 實驗中,第二個數字顯示的時長會產生變化,受試者必須報告哪個數字持續時間更長。 實驗結果顯示,當出乎預料的好事發生時(研究者稱之為「正預測誤差」),這種刺激會讓受試者覺得持續了更久。 而不愉快的結果(負預測誤差),則會使大腦覺得這些經歷變得更短暫。 維拉諾瓦大學的心理學家Matthew Matell表示:「這基本上告訴我們,由於對結果的驚訝程度不同,我們對時間的感知也會系統性地產生偏差。 」 研究團隊表明,預測誤差越大,對時間的感知失真越大。 他們建立了一個強化學習模型,該模型能夠預測每個受試者在任務中的表現。 此外,他們還對受試者進行了大腦掃描,以此追蹤核殼(putamen,與運動學習等功能有關的腦區)中的這種效應。 儘管仍需進一步的實驗來確定其中的精確機制(以及多巴胺的作用),這項研究對學習和時間感知模型都帶來了啟示。 神經疲勞的影響 如果我們在應對外部訊號時會延長或縮短時間感知,那我們也可能會改變自己距離某些行為和結果的感覺,而這反過來可能會影響學習這些事物聯絡的速度。 前加州理工學院博士後研究員Bowen Fung表示,與預測誤差相關的時間效應也說明,「強化學習模型要想準確反映正在發生的事情,就必須具備這一額外特徵。 」 Matell說:「對未來的建模者或試圖加深對大腦理解的人來說,把這種時間效應與強化學習間的相互作用考慮在內,是個不小的挑戰。 」 Gershman和他的博士生John Mikhael已接受了這項挑戰,正著手研發一種學習模型,以透過自適應地調整大腦中的時間流來改善心理預測。 但是,預測誤差並不是塑造我們時間感的唯一因素。 去年9月發表在《神經科學雜誌》上的一項研究發現,反覆受到短暫刺激的參與者往往會高估稍長間隔的持續時間。 據這項研究,這可能是因為這一背景下,對較短暫刺激敏感的神經元變得疲倦,從而使對較持久刺激敏感的神經元主導了對後續刺激的感知方式。 類似地,在反覆受到長間隔刺激後,參與者會低估稍短時間間隔的持續時間。 日本國立資訊與通訊技術研究所的認知神經科學家Masamichi Hayashi說:「透過改變呈現刺激的背景情形,我們實際上可以操縱受試者如何感知這些持續的時間。 」對大腦活動的掃描表明,右側頂葉(right parietal lobe)的一個區域負責這種主觀的時間體驗。 Hayashi與加州大學伯克利分校的Richard Ivry共同進行了這項研究。 Hayashi和Ivry,與魏茲曼的三位科學家聚焦了完全不同的大腦區域和機制,但兩項研究均觀察到了大腦對時間感知具有雙向作用。 一方面,這說明了大腦中的計時過程是如此多樣化。 但另一方面,Hayashi表示,右側頂葉確實與核殼有功能和解剖上的聯絡,所以或許是二者的相互作用形成了對時間的綜合感知。 任何使這種(或其他)相互作用成為可能的規律和計算方式,都可能構成我們感受時間的基礎。 但在這些規則和計算方式被確定之前,科學家們只能預先檢視時鐘來確定時間了。 《假期過得飛快?可能是因為大腦沒想到會這麼爽…》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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假期過得飛快?可能是因為大腦沒想到會這麼爽…
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