综述:身体与大脑如何处理时间
《NEUROSCIENCE AND BIOBEHAVIORAL REVIEWS》:How the body and brain process time
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时间:2025年10月11日
来源:NEUROSCIENCE AND BIOBEHAVIORAL REVIEWS 7.9
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这篇综述系统阐述了时间感知的神经基础,重点强调岛叶皮层(insula)和辅助运动区(SMA)构成的“核心计时系统”。基于两项独立meta分析和多学科证据,作者提出主观时间判断根植于身体(通过岛叶处理内感受信号)和运动(通过SMA整合感觉运动信息)的自我层面,揭示了从毫秒到分钟级时间处理的跨尺度 embodied(具身化)机制,为理解神经精神疾病的时间感知异常提供了新视角。
两项近期fMRI研究的meta分析采用激活似然估计(ALE)技术,发现双侧岛叶和辅助运动区(SMA)是显性时间处理中最稳定激活的脑区。Naghibi等人(2024)分析97项实验对比,发现无论任务时长(毫秒到秒级)、感觉模态或运动需求如何变化,只有岛叶和SMA激活始终一致。尤其左岛叶是所有时长范围内唯一持续激活的区域。Mondok与Wiener(2023)通过反向推理贝叶斯算法进一步证实,SMA和双侧前岛叶的激活最能特异性地预测时间处理任务。这两项研究互补地表明:岛叶和SMA不仅在所有时间任务中被普遍招募,且其激活最具时间处理特异性。
fMRI研究显示,岛叶皮层在时间累积过程中呈现爬升式激活:持续时间越长,血流响应越大。例如在时长再现任务中,后岛叶在编码阶段、前岛叶在再现阶段均显示随时间递增的活动。超高频fMRI研究还发现,前岛叶和SMA的时长偏好与主观相等点相关,提示它们可能通过整合内部时间表征与外部感觉信息来支持时间决策。脑电图研究进一步发现,心跳诱发电位(HEP)的幅度与时间估计准确性相关:HEP在时间再现阶段线性增加,且增幅越大,再现时间越短。这表明来自身体的信号(如心跳)直接调节主观时间感知。
3.2. 神经精神与神经系统疾病中的岛叶与时间感知
脑损伤和疾病研究为岛叶和SMA的时间功能提供了因果证据。右侧岛叶损伤导致对300-1500毫秒时长的敏感性降低,而右侧前岛叶/额下回损伤则引起3-7秒时长的高估。帕金森病患者显示出时间再现的变异性增加,尤其在停药状态下,可能与纹状体时间信息维护功能受损有关。抑郁症患者时间流逝感变慢,时长生产变长,且伴有岛叶结构和功能改变。焦虑症、精神分裂症、注意力缺陷多动障碍(ADHD)及进食障碍也都呈现时间感知异常与岛叶功能紊乱的共病现象,表明内感受处理异常可能是多种神经精神疾病中时间感知畸变的跨诊断机制。
内感受的不同维度——包括对身体信号的自我评估(内感受敏感性)和客观检测准确度(如心跳感知)——均与时间判断密切相关。研究发现,内感受敏感性高者在缺乏外部时间线索时(如不规则数字序列呈现时)时间再现更准确。心跳感知能力好者在对8-20秒时长的估计中也表现更佳。心脏动力学与感知时间的关系在百毫秒到多秒范围内均有体现:心跳减慢或处于舒张期时,主观时间显得更长。这些发现表明,身体传入信号在早期感觉处理阶段就开始影响时间感知。
情绪和生理唤醒水平显著影响时间感知。高唤醒、负价刺激(如疼痛)通常扩展主观时长,而某些社会情绪(如羞耻)或特定环境信号(如腐烂食物)可能因吸引注意力离开时间而导致时长的相对低估。等待时间的主观评价研究也发现,负面评价和高唤醒水平与时间流逝变慢的感觉相关。值得注意的是,情绪对时间的影响受多种因素调节,包括刺激类型、任务范式和注意分配,表明时间与情感的交互是多种认知过程动态平衡的结果。
意识状态改变(如冥想、心流、催眠、漂浮疗法或使用致幻剂)通常伴随身体自我感和时间感的共同扭曲。在深度冥想或高峰体验中,自我感和时间感常同时减弱或消失;而在无聊状态下,对自我的过度关注会主观延缓时间。致幻剂(如大麻)可引起时间高估和岛叶激活增强。漂浮休息(Floatation-REST)可诱发身体边界溶解和时间扭曲,且呈现双峰分布(有些被试高估、有些低估)。这些状态改变表明,时间体验与身体自我意识紧密耦合,且可能涉及默认模式网络和后岛叶的功能下调。
回溯性时间判断(事后估计过去事件持续时间)依赖于情景记忆和身体状态的整合。fMRI研究表明,内侧颞叶(如海马和内嗅皮层)在未注意时间的情况下支持已流逝时间的表征。休息态连接分析发现,海马与体感/运动皮层的连接强度与回溯时长判断准确性相关。此外,回溯时间判断还受原始体验期间的情绪状态影响,表明身体和情感信息在记忆存储与提取中共同形成时间印象。自发α节律也被认为与身体和情绪状态在每一当下的整合窗口有关,进一步支持了身体信号在回溯计时中的作用。
时间感知根植于身体内感受和感觉运动处理的动态过程,其中岛叶和SMA作为核心节点,分别负责整合内部身体信号和外部环境交互。未来研究需深入探讨岛叶与SMA在不同时间尺度下的互动机制、半球不对称性、功能亚区划分以及其与大规模脑网络的动态协作。同时,应关注不同身体信号(如呼吸、胃肠蠕动)对多尺度时间处理的特异性贡献,并在生态效度更高的多感官环境中验证这些发现。这些研究方向将深化我们对时间感知的具身机制的理解,并为相关神经精神疾病的干预提供新思路。
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