时间知觉中的预测加工(Predictive Processing)：亚秒(sub-second)范围内的预测误差最小化(Prediction Error Minimization)评估

《COGNITIVE, AFFECTIVE & BEHAVIORAL NEUROSCIENCE》：Predictive processing in time perception: Assessing prediction error minimization in the sub-second range

　　

预测加工(Predictive Processing, PP)理论提出预测误差最小化(Prediction Error Minimization, PEM)是知觉、学习和行为的支配性原则，但鲜有研究在时间知觉中直接检验此假设。研究人员将预测误差最小化操作化为内部时间参照(Internal Temporal Reference)的更新，并考察参照更新是否遵循减少系统性预测误差所需的方向。两项实验中，60名大学生（实验1）和359名较广年龄范围成人（实验2）完成时间泛化任务(Temporal Generalization Task, TGT)。参照更新通过时间泛化梯度(Temporal Generalization Gradient)的分布不对称性(Distributional Asymmetry)变化和峰值偏移(Peak Shift)进行评估，从而将参照更新与仅改变梯度陡峭度而不移动峰值的可能知觉偏差相区分。实验1中，频繁呈现较长或较短时长分别引起内部时间参照预期的方向性偏移。实验2中，仅当预测误差足够大时出现一致性方向性偏移，较小预测误差未能诱发可靠偏移。综上，这些发现表明亚秒范围内时间知觉的内部时间参照更新依赖于预测误差的方向和大小，为预测误差最小化假说提供了直接的行为学检验。

论文解读：时间知觉中的预测加工——亚秒范围内的预测误差最小化评估

本文发表于《Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience》（依据文内期刊标注为Psychonomic Bulletin & Review所属合集，原文doi:10.3758/s13415-026-01471-9）。

一、研究背景与目的

预测加工(Predictive Processing, PP)理论认为大脑通过不断生成感官预测并最小化预测误差(Prediction Error, PE)来优化知觉与行为，即预测误差最小化(Prediction Error Minimization, PEM)假说。尽管已有贝叶斯(Bayesian)时间知觉模型暗示先验(prior)影响时距判断，但这些研究多隐含假设而非直接检验"参照更新是否按减少系统性预测误差方向进行"。此外，时间知觉中PP理论的核心——PE最小化的行为学证据缺乏。本研究旨在亚秒(sub-second)时间知觉范围内，通过时间泛化任务(Temporal Generalization Task, TGT)将内部时间参照(Internal Temporal Reference, ITR)更新操作化为PE最小化的指标，直接检验ITR更新是否遵循消除系统性PE所需的方向及受PE幅度的影响。

二、关键技术方法

研究含两个行为实验。实验1为被试间设计（长条件组/短条件组），60名日本大学生记忆600 ms标准听觉纯音，先完成偏态分布阶段（最长847 ms或最短425 ms比较刺激过采样，其余各比较时长均呈现少量次），再完成均匀分布阶段（7个对数间距比较时长均呈现）。实验2通过众包平台招募359名成人，采用相同两阶段结构但增设线性间距比较刺激组（375/450/525/600/675/750/825 ms），比较不同刺激间距下参照更新差异。因变量为各比较时长的"sameness"判断比例构建时间泛化梯度，计算主观标准值(Subjective Standard Value, SSV)——即same-response加权均值，以及对梯度进行高斯拟合提取峰值位置μ参数。统计分析采用线性混合效应模型(Linear Mixed-Effects Model, LMM)和Bootstrap重抽样，辅以探索性分块(block-level)高斯拟合考察早期动态。

三、研究结果

Experiment 1——结果(Results)与讨论(Discussion)

偏态分布阶段，短条件组SSV(578.75 ms)显著低于长条件组(651.23 ms)，且高斯拟合μ在短条件组(569.81 ms)显著低于长条件组(677.56 ms)，表明频繁呈现极长短比较刺激使ITR分别向长短方向方向性偏移，符合PEM方向预期。均匀分布阶段，短条件组SSV与μ均显著向长方向回移（接近比较集均值），但长条件组未检测到显著回移。作者认为对数间距使长端物理偏离大于短端，导致长偏移参照在均匀分布下预测误差不足未被充分"去稳定化"(destabilized)。探索性分块分析显示两组偏态阶段首块即出现μ分离，支持早期参照更新。

Experiment 2——结果(Results)与讨论(Discussion)

直接对比线性vs对数间距。长条件组中，线性间距下SSV（654.91→639.66 ms）与μ（661.91→646.13 ms）在均匀分布阶段出现显著向短方向回移（p<.01），而对数间距下无显著回移（SSV: 640.00→631.73 ms, ns; μ: 642.74→638.98 ms, ns）。短条件组无论线性或对数间距均在均匀分布阶段出现显著向长方向回移（线性SSV: 596.55→622.03 ms; 对数SSV: 587.07→615.30 ms; 均p<.001；μ相应偏移均显著）。表明参照更新发生需PE达足够幅度，对数间距致短方向PE过小不足以驱动长偏移参照更新，验证了PE幅度门控(update-gating)效应。核密度估计(Kernel Density Estimation, KDE)显示线性长条件下部分被试更新、部分维持原参照，揭示个体间异质性。

四、综合讨论与结论翻译

本研究考察时间知觉中预测更新是否遵循预测误差最小化原则。两项实验操纵时间泛化任务中预测误差方向与大小，检验内部时间参照更新方向。结果与假设一致：时间预测按减少系统性预测误差方向更新，且仅当预测误差达足够幅度时发生更新。这些发现为亚秒时间知觉中预测误差最小化假说提供了直接行为检验，证明内部时间参照以减少预测误差的原则性方式进行更新。

研究结论原文翻译：

本研究表明时间知觉中的预测更新遵循预测误差最小化原则。内部时间参照更新方向匹配系统性预测误差减小的方向，且更新发生依赖于预测误差达到足够大小。这些发现为亚秒范围内时间知觉的预测误差最小化假说提供了直接行为学检验，证明内部时间参照以旨在减小预测误差的原则性方式进行更新。

（注：原文General Discussion最后一段结论句译为："Together, these findings demonstrate that internal temporal reference updating in sub-second range time perception depends on the direction and magnitude of prediction error, providing a direct behavioral test of the prediction error minimization hypothesis."）