自然·神經(jīng)科學(xué)：腦體節(jié)律的層級(jí)系統(tǒng)，如何塑造我們的主觀時(shí)間感？

導(dǎo)語

團(tuán)圓的熱鬧還在耳邊回響，日歷卻已翻到年后開工的第一頁。為什么除夕守歲時(shí)的幾小時(shí)顯得格外漫長，而假期卻似乎被“壓縮”成一瞬？

2025年11月 Nature Reviews Neuroscience 發(fā)表的觀點(diǎn)文章提出，時(shí)間體驗(yàn)并非外在時(shí)鐘的被動(dòng)讀取，而是與大腦—身體內(nèi)部的一個(gè)節(jié)律層級(jí)系統(tǒng)（hierarchy of brain-body rhythms）密切相關(guān)。正是身體與大腦回路中此起彼伏的節(jié)律變化，構(gòu)成了我們主觀的時(shí)間感。這一觀點(diǎn)將時(shí)間從一種抽象的先驗(yàn)框架，拉回到一個(gè)具身的（embodied）、生成的（enacted）的生命過程——也讓我們在年節(jié)交替之際，重新理解“時(shí)間飛逝”與“度日如年”的真實(shí)來源。

關(guān)鍵詞：時(shí)間感知 （ Time Perception） ， 腦體節(jié)律 （Brain-Body Rhythms），時(shí)間扭曲 （Time Warping）， 對數(shù)壓縮 （Logarithmic Compression） ，具身認(rèn)知 （Embodied Cognition）

郭瑞東丨作者

趙思怡丨審校

論文題目：Time, space, memory and brain–body rhythms 論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41583-025-00987-2 發(fā)表時(shí)間：2025年11月12日 發(fā)表期刊：nature

1. 時(shí)間感來自于對變化的感知

時(shí)間與空間與我們每個(gè)人的特定記憶與事件緊密相連，這些體驗(yàn)是如何產(chǎn)生的了？在大腦中，神經(jīng)科學(xué)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了位置細(xì)胞和時(shí)間細(xì)胞，它們通過單神經(jīng)元或群體編碼來“表征”空間和時(shí)間。然而，我們每個(gè)人都體驗(yàn)過時(shí)間不知不覺就溜走的體驗(yàn)，也會(huì)覺得某些時(shí)候度日如年，這說明物理時(shí)間的線性單向流動(dòng)與體驗(yàn)時(shí)間的可變性之間存在著難以調(diào)和的張力。

Buzsáki由此在該綜述中提出了一個(gè)革命性的替代觀點(diǎn)：時(shí)間（包括物理時(shí)間和體驗(yàn)時(shí)間）本質(zhì)上是對“變化”的一種抽象化、關(guān)系性的度量。文中首先梳理了時(shí)間的分類學(xué)。不同文化對時(shí)間的理解迥異：有的文化視時(shí)間為線性前進(jìn)的“時(shí)間之箭”，是因果邏輯的基礎(chǔ)；有的文化則強(qiáng)調(diào)周期性的本地節(jié)律（如“生命循環(huán)”）。這些文化差異表明，我們對時(shí)間的信念是文化依賴的，而非普適的。

接著，文中將時(shí)間的理解歸結(jié)為兩個(gè)基本概念：持續(xù)時(shí)間（duration）和邊界（when）。持續(xù)時(shí)間是兩點(diǎn)之間的“流”，而邊界是持續(xù)時(shí)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)（如午夜是昨天和今天的邊界）。這兩者類似于空間中的“距離”和“位置”的關(guān)系，其共同之處在于變化，這也是全文的關(guān)鍵，即時(shí)間感來自于對變化的感知。

圖1：情景記憶（episodic memory），是“什么（what）、何處（where）、何時(shí)（when）”的三維結(jié)合，而語義記憶（semantic memory）則是從多個(gè)情景中抽象出來的、脫離具體時(shí)空的知識(shí)

而無論是持續(xù)時(shí)間還是邊界，都是相互定義的。當(dāng)記憶產(chǎn)生時(shí)，大腦并非像錄像機(jī)一樣記錄每一個(gè)完整的情景，而是將情景記憶的what、where、when用因子化的方式分開編碼三個(gè)維度，形成邊際表征（marginal representations），這類似于人工智能中的解耦（disentanglement）。

2. 時(shí)間的對數(shù)尺度組織

韋伯-費(fèi)希納定律（Weber-Fechner law）指出，我們對持續(xù)時(shí)間差異的辨別力與持續(xù)時(shí)間的長短成比例。例如，區(qū)分1秒和1.1秒的難度，與區(qū)分10秒和11秒的難度相當(dāng)。這暗示大腦中的時(shí)間可能是以對數(shù)尺度組織的。這可能是信息處理的一種高效策略，既能覆蓋極廣的時(shí)間范圍，又能對近期事件保持高精度。

對于這一現(xiàn)象，該文給出的解釋是，大腦-身體節(jié)律的層級(jí)結(jié)構(gòu)是理解主觀時(shí)間感的關(guān)鍵。這個(gè)節(jié)律系統(tǒng)涵蓋了從毫秒級(jí)的漣漪波（ripples）到秒級(jí)的伽馬波、theta波，再到分鐘、小時(shí)甚至以天為周期的超慢波（如晝夜節(jié)律、胃腸蠕動(dòng)）。這些節(jié)律的平均頻率在自然對數(shù)尺度上呈線性排列，形成了一個(gè)完美的層級(jí)系統(tǒng)。

圖2：不同尺度的時(shí)間與對應(yīng)頻率的對數(shù)對應(yīng)

圖2描述的生理基礎(chǔ)是跨頻率相位-振幅耦合（cross-frequency phase-amplitude coupling），即慢節(jié)律的相位調(diào)節(jié)著更快節(jié)律的振幅。例如，一個(gè)超慢的δ波（~1Hz）的相位，可以調(diào)制一個(gè)稍快的theta波（~6Hz）的振幅，而theta波的相位又可以調(diào)制更快的伽馬波（~40Hz）的振幅（圖3）。這種“嵌套”結(jié)構(gòu)，就像一個(gè)節(jié)律套娃，使得大腦能夠?qū)⒕植康摹⒖焖俚幕顒?dòng)整合成全局的、更長時(shí)間尺度的信息包。

圖3 ：跨頻率相位-振幅耦合的工作機(jī)制

而這些腦內(nèi)節(jié)律與身體的自主節(jié)律（如心跳、呼吸、瞳孔直徑波動(dòng)、胃腸蠕動(dòng)）緊密耦合。身體內(nèi)部的這些周期性變化，通過迷走神經(jīng)等途徑上傳到大腦（特別是島葉皮層），不斷校準(zhǔn)著大腦的節(jié)律活動(dòng)。因此，主觀的時(shí)間感，很可能源于我們對身體內(nèi)部這種周期性變化的感知（即內(nèi)感受，interoception）。

3. 扭曲主觀時(shí)間受生理、藥物與認(rèn)知的影響

當(dāng)我們無聊等待時(shí)，時(shí)間變慢，可能是因?yàn)槲覀兏嗟仃P(guān)注了身體內(nèi)部緩慢的節(jié)律（如呼吸、心跳）；而當(dāng)我們投入興奮活動(dòng)時(shí)，注意力外投，身體節(jié)律被忽略，故而感覺時(shí)間飛逝。上述例子，闡述了主觀時(shí)間是如何被扭曲的。

具體來看，有三種因素會(huì)改變主觀時(shí)間感受，多巴胺系統(tǒng)是生理變化的主要驅(qū)動(dòng)機(jī)制。激活黑質(zhì)的多巴胺神經(jīng)元會(huì)導(dǎo)致時(shí)間低估（感覺時(shí)間變快），抑制則導(dǎo)致時(shí)間高估（感覺時(shí)間變慢）。與基底節(jié)相關(guān)的疾病（如帕金森病）也常伴有時(shí)間感知異常。體溫也有影響，感覺熱時(shí)時(shí)間變快，感覺冷時(shí)時(shí)間變慢。

攝入的化學(xué)物質(zhì)也會(huì)影響時(shí)間感知，興奮劑（如咖啡因）導(dǎo)致時(shí)間高估，鎮(zhèn)靜劑（如酒精）導(dǎo)致時(shí)間低估。致幻劑和大麻也會(huì)嚴(yán)重扭曲時(shí)間感。

體驗(yàn)過心流狀態(tài)的讀者，能明白注意力，即認(rèn)知過程對時(shí)間感知的影響。專注于時(shí)間本身（預(yù)期性計(jì)時(shí)）和事后回憶時(shí)間（回溯性計(jì)時(shí)）涉及不同機(jī)制。注意力被分散時(shí)，主觀時(shí)間流逝感會(huì)變慢。事件邊界（event boundaries）也至關(guān)重要，經(jīng)歷的事件越豐富、邊界越多，回溯時(shí)感覺持續(xù)時(shí)間越長，因?yàn)橛洃浉羁獭?/p>

歸根到底，之所以會(huì)出現(xiàn)時(shí)間扭曲，在于注意力和工作記憶是個(gè)容量有限的系統(tǒng)。任何競爭該系統(tǒng)資源的因素（如感官干擾、疼痛、回憶）都會(huì)干擾時(shí)間的正確估計(jì)。

4. 小結(jié)：關(guān)于時(shí)間感的統(tǒng)一框架

該文將時(shí)間感的產(chǎn)生機(jī)制分為兩種，一是運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)，即動(dòng)物通過序列化的運(yùn)動(dòng)模式（如腳步聲）來衡量時(shí)間流逝了多少，運(yùn)動(dòng)行動(dòng)本身提供了時(shí)間信息。注意力可以被看作是“奔跑速度”的內(nèi)在化版本。第二種是內(nèi)感受，源于自主神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)（心跳、呼吸、血糖波動(dòng)）不斷上傳到腦島等區(qū)域，其累積效應(yīng)可能是主觀時(shí)間感的基礎(chǔ)。

因此，輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)（SMA，與動(dòng)作序列規(guī)劃密切相關(guān)）和島葉皮層（內(nèi)感受中樞）在時(shí)間感知任務(wù)中被廣泛激活，就不足為奇了。時(shí)間感是動(dòng)態(tài)變化的身體狀態(tài)在腦中的映射。而這也體現(xiàn)了具身認(rèn)知，即我們的認(rèn)知與自己的身體狀態(tài)密不可分。

文中為回應(yīng)開篇提到的主觀時(shí)間和物理時(shí)間之間的張力，指出將儀器測量到的腦活動(dòng)與儀器單位（秒）同時(shí)進(jìn)行解讀，存在根本性的混淆。我們無法為儀器測量的變量在神經(jīng)響應(yīng)找到意義，物理時(shí)間和體驗(yàn)時(shí)間是兩種不同的抽象，后者是從分布式的，具身的腦體節(jié)律中涌現(xiàn)而來的。

大腦的首要功能是指導(dǎo)行動(dòng)，而不是表征時(shí)間。時(shí)間感可能是行動(dòng)控制系統(tǒng)的副產(chǎn)品。我們對時(shí)間的感知，是為了在變化的環(huán)境中有效地組織行為序列而進(jìn)化出來的適應(yīng)性機(jī)制。因此時(shí)間感深深植根于我們的身體，脫離了心跳、呼吸、行動(dòng)的身體節(jié)律，就無法真正理解主觀時(shí)間。

神經(jīng)動(dòng)力學(xué)模型讀書會(huì)

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