大科技杂志社官方网站

新浪微薄腾讯微薄

最新碎语:想象力比知识更重要

您的位置:大科技杂志社官方网站 >科学之谜> 谁拨乱了 “大脑时间”?

谁拨乱了 “大脑时间”?

你有没有过这样的经历:一辆汽车飞快朝你驶来,但是你却感觉身处于一个慢镜头中,汽车的速度变得缓慢,连车牌都能看清楚,直到快要相撞时,它与你擦身而过,你才恍然惊醒。当然,不是每个人都有这样的惊魂一刻,但几乎每个人都有过这样的感慨:假期怎么结束得这么快,我才感觉刚放假啊。

9f510fb30f2442a788bd4fd9c143ad4bd113021e.jpg

 

其实上述经历都代表着人们对时间的判断,我们认为汽车开得很慢,假期过得飞快。但事实上,我们知道汽车飞速驶过也许仅花费了数秒钟,假期时光也与上学上班的日子一样都是一天24个小时,两者时间并没有变长或缩短。那么,为什么我们在遇到惊险时,会觉得时间被拉长了,在感觉愉悦时,会感到时间飞快流逝呢?这是因为,我们的大脑被“欺骗”了。

大脑的计时器

科学家已经发现,在大脑中存在着两类计时器,一种是“时钟”——视交叉上核,另一种是“秒表”——海马体中的时间细胞。视交叉上核经过长期的演化,适应了地球的昼夜变化,根据光照的周期变化调控着人们的生命节律,比如昼夜活动、睡眠觉醒和各种脏器活动的节律等。另一种是“秒表”,与周期基本固定为24小时的“大脑时钟”相比,“秒表”时间细胞的计时方法更加灵活,它们会通过改变放电模式来改变计时周期,因此有越来越多的科学家开始研究时间细胞。

葡萄牙尚帕利莫中心的神经学家乔·帕顿专注于研究时间细胞的计时模式和影响因素,他让小鼠演示了它们如何用时间细胞计时。

帕顿将口渴的小鼠放在盒子里,盒子中安装了有延时开关的水龙头,小鼠第一次按下开关时能喝上一次水,但此后要每经过12秒,按下开关才会再出水。小鼠经过一段时间的适应后掌握了这个规律,帕顿也通过植入小鼠脑内的电极检测到了时间细胞的放电规律:一些时间细胞在1秒时放电,另一些在2秒时放电……12秒后,时间细胞会提示小鼠继续去按动出水开关。

计时器被骗了

帕顿的实验开始进行得很顺利,小鼠会“守时”地在第12秒去按动开关,但是几天后小鼠就没那么“守时”了,它会在没到12秒时就去按开关,这是怎么回事,时间细胞出错了?

帕顿检查时间细胞的电信号后发现,电信号确实出现了“跳帧”现象。代表1秒的时间细胞放电后,代表2秒的时间细胞不再放电,而代表3秒的时间细胞却开始放电了,这就导致小鼠的计时加快了,因此不到12秒它就做出了按开关的行为。帕顿继续追查原因,最后他终于发现了可能的“罪魁祸首”——多巴胺。

多巴胺是一种存在于大脑的神经递质,它的出现与奖励、动机、学习、成瘾以及注意等多种生理活动相关。大脑中有一个叫做黑质的脑细胞集群,它分为两个部分:网状部和致密部。其中致密部的细胞会按照大脑的指令来分泌并运输多巴胺。帕顿发现,当小鼠想获取水分时,致密部的细胞会合成多巴胺并将其“运送”到大脑的时间细胞所在的区域,这样时间细胞的放电节奏就会被打乱,最终使“大脑时间”变快。

为了验证这个猜想,帕顿需要控制致密部的细胞适时分泌多巴胺,并观察多巴胺的存在与否对小鼠计时的影响。运用基因编辑技术,帕顿将小鼠分为两组,分别给它们的致密部细胞添加了两种光敏蛋白。第一组添加了兴奋性的光敏蛋白,当受到光刺激时,致密部细胞就会分泌更多的多巴胺。另一组是抑制性的光敏蛋白,受到光刺激时,多巴胺的分泌就会变少。结果确实跟猜想的一致,第一组小鼠分泌了较多的多巴胺,它们预估的时间会短于实际时间,反之则预估时间更长。

美国休斯顿贝勒医学院的神经学教授大卫·伊格曼同样认为时间预估出错的原因在于多巴胺的干扰,他发现有些治疗精神病的药物会导致多巴胺分泌减少,人们服药后都反馈称“感觉时间变慢了”。

伊格曼做了一个与帕顿相反的实验。他大胆地模拟了跳楼的惊险过程,他让实验者从一个30米高的高塔上仰面摔下,掉进底部的安全网中。在下落的过程中,实验者被要求读取手腕上的LED显示器的数字,这个数字的刷新频率为20次每秒。这个频率对人眼来说太快了,基本看不清,但是伊格曼猜想,在惊恐状况下,人们的多巴胺会停止分泌,如果人们的“大脑时间”因此停止或拉长,他们也许能读到这个数字。实验不算特别成功,因为志愿者们并没有看到这个数字,但是在后续的访问中,志愿者们均表示感觉下落时间在5秒左右,而实际时间仅为2~3秒。

出错也有意义

在人类社会中,我们通常认为守时是美德,任何事情都最好按时按点完成,因此“走时精准”常常是好钟表的基本要求,但是“大脑秒表”可以不准时,它走得更快或更慢也有妙用。

基本上,比起休息和假期,没有人会真心喜欢学习和工作,但是学习和工作占据了生活大部分的时间,能不能让大脑感觉这部分的时间也过得快一些呢?我们已经知道,多巴胺会影响“大脑秒表”的计时,那么通过调控多巴胺的释放来调快“大脑秒表”,会不会让我们工作或学习时不再感到度日如年呢?

老师和老板们常常会用到这个方法。幼儿园和小学的老师经常会在上课时让学生玩游戏,会给表现好的学生发放小红花或一些学习用品作为奖励,这些游戏和奖励会让学生感觉愉快,这样多巴胺就会分泌更多,“大脑秒表”就会被调快,一节课的时间好像眨眼就过去了。人们在加班时通常抱怨连连且效率不高,但公司如果设置了加班费或绩效奖作为激励,同样多巴胺就会分泌更多,“大脑秒表”加快,人们在加班时就会更加专注和有效率,加班的时间也不会觉得“难捱”了。

遇到危险时感觉时间变慢能给大脑更多的思考和反应的时间,美国达特茅斯学院的神经科学家彼得·赛提出了这个观点。当我们面对可能危及生命的情况,比如从高空坠落或遭遇车祸时,大脑每秒钟所接受和所需要处理的信息量会比平时更多。假设大脑平时处理这些信息可能需要5秒钟的时间,在危急情况下也许只剩3秒钟的反应时间,这时候大脑就会被多巴胺“欺骗”,“大脑秒钟”计时变慢,把3秒钟“拉长”成了5秒钟,好让大脑能将信息处理完毕。

其实,不管“大脑秒钟”是否走时准确,时间流动的速度也不会因此改变,但是我们了解了大脑对时间的认知方式后,就可以让人们更好地规避危险,改变枯燥的事情,使生活更美好。

---

转载请注明本文标题和链接:《谁拨乱了 “大脑时间”?

分享到: