为了更好地感知世界，大脑进化出了两套时间机制 |PNAS

基于两点，我们一般会对马上要发生的事情进行一个准确的时间预测：一是根据过往经验，主要针对非周期性事件（如绿灯前一秒时脚已经放在了油门上）；二是根据节奏，针对周期性事件（如钢琴演奏时手脚的完美配合）。这两者对我们感知和享受世界的能力都至关重要。近日，科学家发现它们分别由大脑两个不同机制来调解的。

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当我们在运动、演讲、音乐表演甚至是分配注意力时，需要时间定向（temporal orientation，个体对当前的时间状况的认知）来辅助我们如期完成任务。然而，每天要做的事情这么烦杂，究竟大脑是如何分配神经网络来支持我们对每件事情的计时的呢？

先前研究已证实，基底神经节（大脑皮层下一大块灰质的总称）和小脑与运动调节和时间加工有关，但这些皮层下结构在注意力时间定向中的作用尚不清楚。

为了弄清这一点，在题为“Double dissociation of single-interval and rhythmic temporal prediction in cerebellar degeneration and Parkinson’s disease”的这项新研究中，主要作者Assaf Breska 和Richard Ivry研究了帕金森病患者和小脑退化患者利用时间线索来集中注意力的情况。

之所以选择帕金森患者为实验对象，是因为帕金森患者的震颤麻痹症状是基底神经节损害的主要临床表现之一。

研究人员假设，如果基底神经节和小脑中的其中一个“神经时钟”失灵，另一个理论上可以介入。

接下来，研究人员让两组患者分别集中注意力观看两组以不同速度在电脑屏幕上滚动的红、白、绿三色方块的顺序，然后让他们在绿色方块出现时立即按动按钮，并提示他们，白色方块之后就会出现绿色方块。

其中一组的红色、白色和绿色方块遵循稳定的节奏滚动，已知小脑变性患者对这些节奏线索反应良好；另一组中，红色方块和绿色方块之间的时间间隔被设置为不规律模式，这种顺序对帕金森氏症患者来说更容易遵循，并且成功率更高。

DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.1810596115

结果显示，小脑退化患者在使用非节奏性时间线索方面存在障碍，而与帕金森病相关的基底神经节退化患者在使用节奏性线索方面存在障碍。

也就是说，我们的大脑的确在使用至少两种不同的机制来预测时间，这一结果挑战了人们普遍认为的单一大脑系统处理所有时间需求的理论。

Ivry补充说，基于节奏的大脑系统对周期性事件更敏感，如语音和音乐中固有的节奏；而区间随机混杂系统（interval system）则提供了更普遍的预期能力，即使在没有节奏信号的情况下，大脑对时间规律依旧敏感。

总体而言，这些大脑系统合在一起，不仅能让我们在当下生存，还能让我们积极预测未来；此外，这一发现的意义还在于，确定了这些神经系统患者可能会产生认知障碍的预期环境以及无困难的环境后，研究人员还可以通过改变环境让他们在面对症状时更容易与这个世界互动。

责编：浮苏

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参考资料：1）To predict the future, the brain uses two clocks

2）Double dissociation of single-interval and rhythmic temporal prediction in cerebellar degeneration and Parkinson’s disease

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