《Frontiers in Neurology》：Mapping the neural basis of the perception of “flow of time”: interval timing and mental time travel in the human brain
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尽管据报道神经退行性疾病（neurodegenerative diseases）和脑损伤（brain injuries）会损害“时间流逝”（“flow of time”）感知，但其潜在神经机制仍不确定。研究人员检查了与区间计时（interval timing）
尽管据报道神经退行性疾病（neurodegenerative diseases）和脑损伤（brain injuries）会损害“时间流逝”（“flow of time”）感知，但其潜在神经机制仍不确定。研究人员检查了与区间计时（interval timing）和心理时间旅行（mental time travel）相关的症状，这两种神经心理现象（neuropsychological phenomena）与“时间流逝”感知有关，且已被相对较好地描述。此外，研究人员综述了当前证据，并提出了一个潜在的底层脑机制（brain mechanism）。
1 引言
哲学论证曾质疑时间是否作为客观实体存在，但人类仍将时间感知和体验为持续流逝，且这种体验独立于社会定义的“政府时间”或“挂钟时间”。这种“时间流逝”（“flow of time”）感知主要包括两个方面：对秒、分、小时流逝的感知，即区间计时（interval timing）；以及对过去、现在和未来的感知，即心理时间旅行（mental time travel）或时间透视（time perspective）。关于时间感知的神经机制，主要有单时钟（single-clock）假说和多时钟（multiple-clock）假说。前者假设单一计时机制，后者假设多种计时机制可依据任务需求和情境运作。既往研究提示，脑损伤和神经退行性疾病可损害时间流逝感知。作者将相关认知现象归纳为区间计时感知损害和心理时间旅行损害两类。
1.1 与时间相关的神经心理症状
与区间计时相关的脑区和疾病中，前瞻性计时涉及海马（hippocampus）、基底节（basal ganglia），并与阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）和帕金森病（Parkinson’s disease, PD）相关；回顾性计时涉及前扣带回（anterior cingulate gyrus）、后扣带回（posterior cingulate gyrus）、楔前叶（precuneus）、压后皮层（retrosplenial cortex），并可见于左侧大脑前动脉区域出血性梗死和左侧楔前叶肿瘤等。心理时间旅行则涉及前扣带回、后扣带回、楔前叶、压后皮层、海马，并与AD相关。
2 区间计时的损害
区间计时涉及两种认知形式：前瞻性计时和回顾性计时。前瞻性计时中，个体事先知道需要判断时间流逝，可将注意指向时间；例如等待加入沸水后的方便面达到3 min。回顾性计时中，个体仅在事件结束后被要求估计此前未注意的时间；例如回顾当天早些时候的会议持续了多久。二者涉及不同认知过程，前瞻性计时主要依赖注意功能，回顾性计时主要依赖记忆功能。本节总结与区间计时感知损害相关的神经症状。
2.1 时钟相关时间感知症状
2.1.1 前瞻性区间计时
为研究区间计时感知损害，研究人员在PD患者中开展了研究。PD是一种以震颤、运动迟缓等运动症状为特征的神经退行性疾病，与黑质纹状体系统（nigrostriatal system）多巴胺能神经元选择性丢失有关。PD可伴多种认知损害，并与时间知觉损害相关。研究使用时间产生任务和时间复制任务。时间产生任务中，先呈现11个目标时程之一：0.5、1、2、3、5、10、20、30、60、120或300 s，呈现3 s；目标消失后，受试者按按钮标记起止，并被要求心中每秒计数。时间复制任务中，圆圈按目标时程呈现，受试者判断相同间隔后按按钮复制。时间产生任务评估主观时间流逝感知，时间复制任务需保持目标时程并部分依赖工作记忆（working memory）。与年龄匹配对照相比，PD患者在时间产生任务中倾向于低估时间流逝，在指定间隔前即反应，例如在20 s而非30 s时反应；时间复制任务无显著组间差异。这提示PD患者的区间计时损害可能独立于工作记忆需求。低估时间流逝的PD患者纹状体多巴胺转运体结合较低，提示纹状体可能是时间感知的神经基础。干预研究中，PD患者观察带秒针的钟并反复进行时间产生任务，指定间隔结束时按按钮，可立即改善区间计时感知，但数分钟后再次低估时间。由于该现象不能由记忆功能损害解释，被认为反映时间流逝学习的特异性缺陷。随后，研究人员开发数字秒表方案：受试者估计9或11 s，不观看显示，按按钮后与实际时间比较；每天10次，持续1个月后，1个月随访时区间估计准确性改善，并伴Go/No-Go任务准确性提高和反应时间延长。这提示改善区间计时的训练可能增强抑制控制。
多发性硬化（multiple sclerosis, MS）是中枢神经系统慢性炎症性脱髓鞘疾病，表现为灰质和白质局灶性病变及弥漫性神经退行性改变。近期研究报道MS患者存在前瞻性区间计时损害。有研究比较MS患者和健康对照，使用时间产生、时间复制和时程辨别任务。MS患者在时间产生和时程辨别任务中高估100至1,000 ms的间隔，且这种损害与磁共振成像检测到的斑块数量无关；时间复制任务无显著差异。另一项研究以400至1,900 ms间隔的时间复制任务检查MS，发现MS患者对≤ 1,100 ms间隔更倾向高估，对更长间隔则低估；贝叶斯观察者模型（Bayesian observer model）提示损害可能主要起源于感觉测量阶段。MS区间计时研究刚刚兴起，不同任务结果并不完全一致。鉴于MS涉及白质病理并可能破坏分布式脑区间通讯，其区间计时损害至少部分可从神经网络通讯受损而非单一计时区功能障碍的角度理解。进一步研究MS可能为理解时间感知的分布式神经机制提供证据。
2.1.2 回顾性区间计时
研究人员报告了一例出血性卒中后显著回顾性区间计时损害，病灶从左前扣带回到左后扣带区延伸。患者无一般认知衰退，但存在轻度情景记忆损害和地形定向障碍，并报告时间似乎过得太快。患者能以正常速度数秒，但当被意外问及测试或医学检查后过了多久时，始终低估时间。另有研究报道多例回顾性区间计时损害。采用病灶-症状映射评估11例脑损伤患者，这些患者虽无明显记忆损害，却存在时间定向障碍，共同病灶为左后扣带皮层和右楔前叶。时间定向指将个体主观时间感知与钟表时间对齐的认知功能。此外，两名左侧顶叶内侧肿瘤累及该区域的患者报告“time did not run”，即感知时间流逝长于实际时间。不过，“time did not run”的报告仅限于个案观察，尚未通过组水平病灶-症状映射检验。
2.2 前瞻性与回顾性区间计时神经基础的差异
既往研究提示，前瞻性区间计时损害与纹状体功能障碍相关；回顾性区间计时则更易在左顶叶内侧，尤其楔前叶损伤后受损。基底节（包括纹状体）和前额叶皮层可形成功能网络，在抑制控制中起重要作用。楔前叶是静息态默认模式网络（default mode network, DMN）的枢纽。DMN在记忆加工，尤其自传体记忆提取时激活。心理学研究提示，前瞻性区间计时主要依赖注意功能，回顾性区间计时主要依赖记忆功能。神经疾病中不同认知损害和区域脑功能障碍模式与这些心理学发现一致，提示前瞻性和回顾性区间计时由部分不同的神经机制支持。关于时间感知神经机制，单时钟和多时钟假说均有讨论。近期计算建模研究提示，时间复制和时间辨别可能依赖不同计时机制，支持多时钟假说。这些发现提示，即使在同一区间计时内部，不同任务需求也可能招募不同计时机制。从神经心理学角度看，前瞻性与回顾性区间计时的神经基质分离，也可能与多时钟假说一致，即时间感知依赖多个任务依赖性计时机制，而非单一中央时钟。结合MS发现，区间计时可能不仅依赖特定脑区，还依赖白质通路介导的分布式脑区间相互作用。
3 作为心理时间旅行障碍的时间症状
心理时间旅行指重历过去自传体经验并模拟未来事件的能力，由多个脑区协调活动支持，而非单一神经结构。尽管心理时间旅行主要作为记忆功能研究，本节聚焦心理时间旅行框架内“过去”“现在”“未来”概念的认知表征。痴呆患者中心理时间旅行损害已有充分记录。在AD患者访谈中，患者以“过去浮现”“在过去与现在之间来回”等表述描述体验；他们报告“无法想象未来”，提示构建未来事件困难。既往自传体记忆任务显示AD患者存在记忆提取损害。但研究提示，“过去”和“现在”的表征可能作为心理图像出现并似乎融合，而非保持时间上分离。研究人员在AD和轻度认知障碍（mild cognitive impairment, MCI）患者中使用时间判断任务：受试者判断事件的时间位置，例如判断“我昨天吃了咖喱饭”指过去、现在还是未来。健康成人功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）研究发现，楔前叶在涉及现在时的判断中激活。AD患者对“过去”“现在”“未来”判断均损害；MCI患者一般能区分过去、现在和未来，但难以进行更细时间区分，例如判断“上个月”比“昨天”时间上更远。时间判断任务表现与静息态脑血流（resting-state cerebral blood flow）相关；采用单光子发射计算机断层扫描（single-photon emission computed tomography, SPECT）发现，任务表现越差，双侧胼胝体周围区域包括楔前叶和扣带皮层脑血流越低。
4 讨论
4.1 区间计时与心理时间旅行之间的关系
McTaggart区分了两种时间事件排序方式：A-series（事件被表征为过去、现在或未来）和B-series（事件被排序为早于、同时于或晚于其他事件）。区间计时和心理时间旅行是否直接对应这些哲学概念尚待确定，但McTaggart的区分提供了考虑时间认知不同方面的概念框架。区间计时和心理时间旅行都可能代表Gooddy所称“personal time”，即基于众多生理钟系统而非政府时间的时间概念。二者关系仍不清楚。理论上，John W. Brown提出微发生假说（microgenesis hypothesis）。该假说认为，“phenomenal now”（感知到的现在）源于毫秒时间尺度上时间表征衰减所产生的时间距离感，即“absolute now”。该假说还提出，过去和未来的时间表征通过产生现在的过程构建。
4.2 “时间流逝”感知的神经基础
与多时钟假说一致，本文综述的神经心理学证据提示，“时间流逝”感知可能源于多个脑区相互作用，而非单一中央计时机制。因此，这些发现广泛支持时间认知的多时钟或分布式系统假说。作者提出“时间流逝”感知的神经网络模型。箭头代表基于既往功能连接报告的假设性网络关系。既往研究提示，楔前叶及邻近后中线结构为时间现在性的主观体验提供神经锚点。研究人员基于Kawamura等提出一个模型，其中内侧顶叶皮层包括楔前叶、后扣带皮层和压后皮层起中心作用。功能神经影像研究显示，双侧楔前叶激活与现在感知强相关。这些区域在DMN内相互连接，而DMN与心理时间旅行相关。此外，区间计时与基底节和前额叶皮层有关。这些发现提示，“时间流逝”感知来自这些相互连接神经网络之间的协调加工。
4.3 局限性与未来方向
本迷你综述存在若干局限。首先，虽然对时间本质的哲学探究历史悠久，但“时间流逝”感知的神经心理学研究相对较新。综述中相当比例的研究由作者研究组完成，来自其他机构和研究组的证据仍有限，因此证据基础可能因研究集中于单一研究组而存在偏倚。此外，许多证据基于个案报告或小样本研究，限制结论的普遍性。未来需要大规模多中心研究和定量荟萃分析，以评估所提出模型的效度。第二，综述中讨论的神经影像研究考察功能神经影像与行为数据之间的相关性，不能建立脑功能障碍与“时间流逝”感知损害之间的因果关系。未来纵向研究、病灶-症状映射和计算建模研究有助于更好刻画其机制。第三，“时间流逝”感知神经网络模型是否适用于以白质病理为主的疾病，如MS，尚未确定。未来需研究MS及其他涉及白质病变的疾病，如脑白质病（leukoencephalopathy），以检验并进一步完善所提出的网络模型。
