


您的大脑一直在不停地计算:说话的节奏、下次吃零食前的分钟数、两次短信之间令人尴尬的停顿。如果没有这些计算,您可能会误解朋友的意图,或者(天哪!)错过吃甜甜圈的时间。那么,您聪明的大脑是如何无缝计算您生活的呢?
神经科学家们尚未完全了解精确的神经活动——目前是这样。但研究人员确实知道,您无法将时间计算指向大脑中的某个特定区域。
我们脑灰质的不同区域对不同的时间任务做出反应,脑成像技术帮助我们解析了哪些区域负责哪些功能。从跟随音乐的节奏打拍子,到计算一堂讲座持续了多久,这些专门的区域协同工作,塑造了我们对时间的感知。
1. 秒表
当您的大脑接收到来自周围环境的信号时,例如闻到炸薯条的香味,辅助运动区(SMA)就会充当计时器:它的活动强度会随着刺激持续时间越长而增加。只要外部信号存在,SMA 中的神经元就会放电,为大脑的其他区域保留信息。
2. 记忆中心
没有短期记忆,您就无法估计时间,而短期记忆位于您额头后面右侧的额下回。例如,要计算婴儿哭声的长度,该区域会追踪声音何时开始和结束。没有记忆,哭声的开始会在几秒钟后从大脑中消失。
3. 序列排序器
要提高效率,人类必须能够识别一系列事物的顺序。一个词中的音节、一段舞蹈的步骤、早晨穿衣的过程都发生在既定的顺序中。在核磁共振成像研究中,当我们在处理这些事物时,大脑的海马体就会被激活,这表明有活动。
4. 节拍器
小脑协调肌肉的运动,因此它参与各种时间任务,特别是保持节拍。在研究对象身上,该区域在预测性时间任务(如打节奏)中会像迪斯科球一样闪耀:它帮助您决定每次敲击之间应该等待多长时间。
5. 奖励计算器
如果您喜欢巧克力,并且知道它很快就会到来,您可能会等待一段时间。为此,您要感谢一团形状奇特、由神经元簇组成的区域,称为基底神经节。它负责一项称为延迟折扣的过程,该过程会告诉您应该等待多久(或不等待),具体取决于回报。
数十亿个滴答作响的时钟
神经科学家仍在争论一团细胞究竟如何追踪时间。最新的理论,称为群体时钟理论,认为大脑的神经元,而不是脑灰质的某个中心区域,在不断地滴答作响。一个刺激——比如开始上班的路程——会触发神经元开始放电,产生一个亮起的细胞模式,表明已经过去了多少时间。每个电路都充当一个独特时钟;一条路可能触发一个神经元集群,而一辆经过的汽车可能触发另一个,在我们的大脑中创造出无数个计时器。科学家们认为,大脑的各个区域都会读取这些电路,这就是为什么您可以同时过马路、听音乐和发短信。
本文最初发表于《大众科学》2017 年 9 月/10 月的“时间和空间之谜”特刊。