大腦的“時間錯覺”

日常生活中,大多數人都遇到過以下情形:

  • 當你眼睛瞥向時鍾秒針的一剎那,常常會感覺到秒針移動到下一個位置似乎需要更長的時間,就好像時鐘被暫時不動了一樣;
  • 在不斷播放的一系列圖片中突然插入一張搞怪的照片,你會覺的這張搞怪的照片放映速度似乎較慢,雖然它的放映速度和其他的一樣;
  • 你在注視一個閃爍的亮光後,不一會發現亮點閃爍的變慢了;
  • 你站在鏡子面前盯著鏡子裡自己的眼睛,眼球左右運動,從左眼到右眼,然後再換到左眼,如此反覆。按理說,當你的眼睛從一個位置移動到其他位置時,你應該能在鏡子裡看到自己眼球的運動軌跡的,但實際上,你從鏡子裡永遠也看不到你的眼睛在移動。(我們很容易看到別人的眼睛移動,因此不存在因眼球運動太快而看不到這種可能)

這些錯覺都是你的大腦在處理時間表達時,引出的“時間感覺扭曲”現象。

大腦的“時間錯覺”

大腦的“時間錯覺”

這種效應被稱為主觀的“時間擴張”

隨之也引發出一個問題:在你突然感覺時間“變慢”時,是進入了一個時間流速變慢的時間尺度中,是周圍整個世界都在變慢,就像電影慢放的特寫鏡頭一樣?還是隻是你自己的時間變慢了?

大腦視覺系統是在小的時間段內整合視覺刺激的。如果在一個時間段內,通常為100毫秒,有兩個或者更多的圖像被接收到,那麼這些圖像就會被大腦處理成一張圖像。

大腦的“時間錯覺”

大腦的“時間錯覺”

例如一個陀螺的正面圖案,左邊是一隻小鳥,右邊是樹枝。當陀螺旋轉起來後兩邊圖案就會快速交替,鳥看上去就像停留在樹枝上。

不同的時間判斷是由不同的神經機制產生的——它們在大部分時間下是同步的,但有時也會出現一些時間差。人們在恐懼時感覺到時間變慢,而慢動作應該有更高的分辨率。就好像觀看蜂鳥煽動翅膀的慢鏡頭,我們可以看到更多的細節。

大腦的“時間錯覺”

為了驗證這一點,科學家設計了一個實驗。用一種可以控制顯示頻率的知覺計時器(隨機顯示一個數字)測試人在一般放鬆的情形下準確讀出數字的閾值頻率。然後將受試者吊在一個離地面15層樓高的平臺上,知覺計時器像手錶一樣放在手臂上,調整計時器顯示數字頻率稍高於閾值頻率(即正常狀態下受試者無法辨認這個頻率下變動的數字)。然後放手讓受試者經歷三秒鐘的自由落體(絕對安全),如果在下落過程中受試者經歷了較高的時間分辨,那麼他感知到的數字交替頻率就會變慢,他就能夠準確辨認出現的數字。

大腦的“時間錯覺”

大腦的“時間錯覺”

結果如何呢?在自由落體的情形下和在正常狀態下沒什麼區別。他們終究無法像時間變慢那樣提高分辨率來辨認數字。但是他們對流逝的時間感覺確實變慢了,並且受試者自己記錄的下落時間要比對記錄別人的下落時間平均延長1/3。

我們怎麼解釋在自由落體中時間感覺延長,而辨認圖像的速率卻沒有提高這樣的事實呢?答案是,時間和記憶是緊密聯繫在一起的。在危機時刻,大腦的杏仁核區域轉入高速運轉狀態,徵用了大腦的其他資源,迫使一切注意力都轉向眼前情況。

大腦的“時間錯覺”

大腦的“時間錯覺”

當杏仁核啟動後,記憶被保存在二級儲存系統內,由此形成了類似創傷後應激障礙症中的閃光燈泡式記憶。

因此,當你處於危急之中時,你的大腦會以更好的方式來儲存記憶。一經重新回憶,這些高密度數據就會展開來,會使事件顯得較長。這可能解釋了為什麼時間的流逝似乎隨著年齡增大而加快:當你是個孩子時,一切都那麼新穎,你對世界充滿了好奇,豐富的記憶讓人感覺到時間的推移是那麼緩慢,就像你感覺童年的夏天比現在的夏天更漫長一樣。

第二個問題:“時間綁定”問題。

如果我同時觸摸你的腳趾和鼻子,你會覺得這些觸摸是同時進行了,但是腳趾和鼻子距離大腦的遠近是不同的,信號肯定不是同時到達大腦的。為什麼你不覺得是先觸及鼻子呢?同理,視覺信號的傳輸、聲音信號的傳輸和觸覺信號的傳輸速度已被證明是不同的,也就是說我拍了一下雙手發出“啪”的聲音,這一過程中,視覺信號,觸覺信號,和聲音信號傳到大腦中的時間是由先後的。那麼大腦是如何判斷這一動作的三種信號是同一時間發生的?

答案只能有一個:等待最慢的信息到來。要做到這一點,大腦必須等待大約1/10秒

在電視廣播發展的早期階段,工程師們曾擔心如何保持音頻信號和視頻信號的同步問題。後來他們意外發現,他們可以有100毫秒的下降沿:只要信號在100毫秒(1秒=1000毫秒)內到達,觀眾大腦就會自動同步信號;而超過100毫秒,聲音同步性就很差了。

大腦的“時間錯覺”

白額吊睛猛虎~!

這1/10秒的窗口期是動物進化出的一種生存優勢,想象一下:一隻白額吊睛猛虎從樹林中向你撲來,身形矯健得像陽光下幾道剪影。如果老虎身上的明暗條紋引起的輸入信號需要通過不同時間才能感知,比如你先看到亮的條紋,過了一剎那又看到了暗的條紋,然後再在腦子裡“組成”了一隻老虎。

這樣一來,識別這隻危險的動物會消耗更長的時間,在你成為老虎的午餐之前你可能只能將這隻老虎感覺成不同的色彩碎片。

第三個問題:既然大腦是以不同的速度收集來自不同區域不同感官的信息,那它是如何確定這些信號真正的先後順序的?

為了說明這一問題,你不妨在眼前打個響指。你眼睛看到的手指動作和聽到的響聲似乎是同時出現的。但事實證明,這一印象是你的大腦辛苦構建出來的。

因為,聽覺和視覺處理信息的速度是不同的

短跑運動員起跑用發令槍而不是用閃光燈就是因為你對聲響的反應比對閃光更快(發令槍距離你最多30米遠,超過這個距離,光速與聲速的差異就會造成視覺和聽覺接收到的信號不同步)。早在1880年人們就已經知道這一事實。生理學在近幾十年裡證實:聽覺皮質細胞對聲音的響應比視覺皮質細胞對閃光的反應迅速。

大腦的“時間錯覺”

大腦的“時間錯覺”

既然大腦在不同的時間收到信號,它又怎麼知道外部世界的這些信號應該是同步呢?

實際上,大腦始終處在對預期的時間點不斷重新校正的狀態,所有反饋接收系統假定都是同步的,所有延遲都被調整到感知為同時。是不是很意外?大腦這算是“偷懶”嗎?不管你信號先到還是後到,只要在這1/10秒內,它都默認為“同時發生”

這是一種正常的適應機制:假設你每次按下按鍵,都會引起閃光。想象一下,假如我們偷偷地在按鍵和隨後的閃光之間設置了一小段延遲,比如200毫秒。這麼小的額外延遲你是意識不到的。但現在我們突然撤去這個延遲,你會認為閃光出現在你按鍵之前,一種動作和感覺顛倒的錯覺。當然了,大腦會很快讓你意識到這一點,因為它會及時調整延時。

主觀時間節奏的重新調整不是大腦在耍把戲,它對於解決因果關係問題非常重要。說到底,因果關係是藉助時序來判斷的:動作是出現在來感覺信號之前還是之後?解決這個問題的唯一辦法是使各種信號的預期時間保持良好的校準,使得即使是面臨速度不同的感覺途經大腦也能準確地確定“之前”和“之後”。

腦時間與醫療

最近,一些神經科學家開始認為,有些障礙,例如語言障礙或者閱讀障礙,可能是源於時間節奏問題而不是語言本身的障礙。

患有語言障礙的中風病人在區分不同時間間隔方面更困難,閱讀困難症可能與無法準確協調好聽覺和視覺之間的節奏有關。時序判斷缺陷可能是早發性痴呆精神分裂症的背後原因。這些症狀都有錯誤歸因:“我的手在動,但我沒讓它動”;幻聽,即正常的內心獨白的產生和聽覺之間的順序顛倒。

隨著腦時間研究的向前推進,我們很可能會發現許多與臨床神經學有關的問題。目前,大部分可以想象的時間病症被歸類到痴呆症或定向障礙,因此錯過了許多重要細節。希望未來在這方面能夠受到關注,以挽救更多病人。


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