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动物如何计时至今仍是个谜,但我们确实知道它们能衡量时间

动物不戴手表,但它们可能能够追踪时间。了解它们是如何做到的。

Avery Hurt
作者:Avery Hurt
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图片来源:Jacob_09/Shutterstock

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非人类动物生活在一种永恒的当下,还是它们能意识到时间的流逝?这个问题已经由科学家们争论了几十年。

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大多数专家都同意,动物有某种衡量时间的方式,但它们的大脑是如何处理时间的,长期以来一直是个谜。我们可能永远不会知道其他动物感受到的时间流逝是什么样的,但研究人员正开始发现动物处理时间时大脑中发生的情况。

动物如何处理时间

Daniel Dombeck,西北大学的一位神经科学家,在研究大脑如何形成、存储和回忆记忆方面做了大量工作。正如你可能想象的那样,这类工作通常涉及老鼠和迷宫。然而,在Dombeck的实验室里,他们让老鼠玩电子游戏——也就是说,他们使用虚拟现实迷宫。事实证明,这是一种设计实验来研究动物如何处理时间的绝妙方法。

研究人员知道,空间导航和情景记忆是在颞叶编码的,特别是在内侧内嗅皮层(MEC)。情景记忆是对特定事件的记忆:你上周二做了什么,早餐吃了什么,你上次看见钥匙时在做什么。

所以他们认为,大脑的这个区域可能也参与了时间的编码。为了检验这个想法,他们训练老鼠在虚拟现实环境中跑步机上奔跑。在大约赛道一半的地方,老鼠会遇到一扇关着的门。六秒后,门会打开;一声咔哒声标志着倒计时开始。老鼠继续穿过门来获得奖励。如果老鼠在六秒钟到期之前试图跑,那么游戏就结束了。没有奖励。


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大脑中的时间编码

然后,科学家们改变了游戏规则。他们让门变得隐形。老鼠仍然可以看到门在哪里,因为赛道的地板发生了变化。但是老鼠无法通过视觉、听觉、嗅觉或任何其他线索得知门是否已打开。它们唯一能知道门何时打开的方式是知道这六秒钟已经过去了。为此,它们需要依靠内部的时间感知。

与此同时,研究人员监测了动物大脑的活动。他们发现了一组似乎编码时间的神经元。当老鼠沿着赛道奔跑时,控制空间编码的脑细胞正在放电。当老鼠在隐形门前停下时,这些细胞停止放电,一组被研究人员称为“计时细胞”的细胞被激活。这些细胞编码了动物在门前停留的时间。

Dombeck说:“人们知道动物对时间有估算,但此前并不知道这种时间表征来自大脑的哪个部分。我们的工作是首批指出内侧颞叶这一特定大脑区域是时间细胞可能实际存在的地方,以及时间感知可能从中产生的地方之一。”

Dombeck补充说,关于时间在大脑中确切的加工位置的观点仍然存在争议。在纹状体和外侧皮层也发现了时间表征。然而,在一次后续的研究中,Dombeck及其同事在老鼠学习任务时使其内嗅皮层失活。果然,老鼠无法完成隐形门任务。

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尽管如此,要理解大脑如何处理时间,仍有许多工作要做。

Dombeck说:“弄清楚所有这些不同的计时电路如何相互作用,以及大脑如何在任何给定时刻选择关注哪一个,这是未来许多工作的方向。”

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时间流逝缓慢且快速

Dombeck还指出,其他动物体验时间的方式与我们不同。

“它们没有时钟;它们不会数秒,”他说。“它们不清楚时间对它们意味着什么。”而且,当然,它们无法告诉我们。

然而,有一件事是我们确实知道的,那就是时间对所有动物的流逝方式都不同。根据研究表明,代谢率较快的小型动物,例如鸟类,在给定时间内处理的信息比大型动物多——视觉上,它们每秒处理的帧数更多——而不是大型动物。

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这种处理速度的差异意味着这些动物体验时间更慢。另一方面,代谢缓慢的大型动物,如巨龟,体验时间更快。

最近的工作中,Healy已经证明蜻蜓每秒可以处理300次变化。人类每秒只能处理大约65次变化。


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  • Avery Hurt

    Avery Hurt

    Avery Hurt 是一位自由科学记者,经常为 Discover Magazine 撰稿,报道神经科学、昆虫和微生物等主题的科学研究。

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