人类如何感知时间?科学家发现大脑时钟机制(图)



(图片来源:公有领域)

【看中国2018年9月1日讯】(看中国记者路克编译)据外媒报道,德国哲学家马丁・海德格尔(Martin Heidegger)在20世纪20年代提出,时间持续存在完全是由于其内部事件的结果所致。最近,挪威科学家团队通过研究爱吃巧克力的老鼠,确认了大脑用来感知时间流逝的机制。

时间感

人造时钟可以精确地测量时间,但是从人的角度来看,时间的流逝变化不一。当你在准备报税时会感到时间过得很慢,但当你开心时会觉得时间过得飞快。将自己与任何时间标记(夜晚和白天,手表或钟表)隔离开来,你会觉得时间过得比实际时间少,因为在这种情况下,大脑会缩短时间。

随着年龄的增长,时间似乎也越来越快,显然是因为我们的大脑更注重新事物的体验,而不是我们已经熟悉的事物的体验。童年时代,我们眼中的一切都是新的和不同的,但是我们越老,我们经历的越多,新奇的事物就越少。

大脑如何确定我们所经历的事件的时间取决于情景记忆。每当你记得你过去的关键事件时,你就会进入情景记忆,记录发生的事情,发生的地方,以及发生的时间,这样做是为了记住我们记忆中的所有经历。神经科学家知道大脑必须有一种内部时钟或起搏器来帮助它跟踪这些经历并将它们记录为记忆。

在《自然》杂志的一篇新论文中,挪威Kavli系统神经科学研究所(KISN)的研究人员称,他们已经确定了一系列相互连接的脑细胞来提供这种时钟。它恰好位于大脑用于定位我们在太空中的所处位置的大脑区域旁边。

随着“网格细胞”的发现,科学家已经知道大脑是如何在我们的记忆中编码空间定位的。用于定位的被称为内侧内嗅皮质(MEC)的大脑区域,将我们的环境映射为六边形单位。

时间所存在的地方

在网格细胞被发现时,对其旁边的侧面内嗅皮质(LEC)的功能还不清楚,部分原因是这些细胞中的电活动似乎没有固定的模式。几年前,Albert Tsao和他的KISN同事意识到,这种电活动正是他们期待看到的,可以将人的体验记录为独特的记忆。

我们的时间跟踪系统必须具有灵活性,因为时间的感知取决于我们处于什么样的场景。当你第一次品尝泰国食物,或当你从事像纸牌游戏这类的重复性活动时,你的大脑如何记录时间的流逝将是不同的。大脑通过使系统非常分散来处理这个问题,涉及成百上千个细胞。相比之下,大脑对位置的处理只用到较少数量的特殊细胞。

研究人员在实验中,观察了一个叫Marco的老鼠的活动。在第一轮中,Marco可以自由地漫游大约两个小时,探索它的环境,寻找它最喜欢的食物:巧克力。研究人员在侧面内嗅皮质(LEC)中跟踪老鼠的大脑活动,然后从录制的信号中成功地回溯,以确切地验证在实验期间发生的各种关键事件(如找到一块美味的巧克力),研究老鼠的大脑是如何做出的反应。

对于第二轮,研究人员设定了老鼠找巧克力活动的界限:它不能自由活动,而是被迫在形状像八字形的迷宫中左转或右转。这中活动范围的变化出现在神经活动数据中。“我们看到时间编码信号从时间上的独特序列改变为重复和部分重叠的模式,”Albert Tsao说道,“在重复性任务中,时间信号变得更加精确和可预测。”研究人员看到了老鼠针对不同的路线,其大脑所反应出时间的不同变化。

研究人员称,这些结果提供了强有力的证据,证明这个特定的细胞网络的功能是为我们所经历的事件加上时间印记,并跟踪它们发生的顺序。我们发现了大脑中的一个区域,该区域中的细胞活动与我们经历的时间或经历密切相关,它可能会开辟一个全新的研究领域。


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