自然·神經科學：腦體節律的層級系統，如何塑造我們的主觀時間感？

導語

團圓的熱鬧還在耳邊回響，日歷卻已翻到年后開工的第一頁。為什么除夕守歲時的幾小時顯得格外漫長，而假期卻似乎被“壓縮”成一瞬？

2025年11月 Nature Reviews Neuroscience 發表的觀點文章提出，時間體驗并非外在時鐘的被動讀取，而是與大腦—身體內部的一個節律層級系統（hierarchy of brain-body rhythms）密切相關。正是身體與大腦回路中此起彼伏的節律變化，構成了我們主觀的時間感。這一觀點將時間從一種抽象的先驗框架，拉回到一個具身的（embodied）、生成的（enacted）的生命過程——也讓我們在年節交替之際，重新理解“時間飛逝”與“度日如年”的真實來源。

關鍵詞：時間感知 （ Time Perception） ， 腦體節律 （Brain-Body Rhythms），時間扭曲 （Time Warping）， 對數壓縮 （Logarithmic Compression） ，具身認知 （Embodied Cognition）

郭瑞東丨作者

趙思怡丨審校

論文題目：Time, space, memory and brain–body rhythms 論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41583-025-00987-2 發表時間：2025年11月12日 發表期刊：nature

1. 時間感來自于對變化的感知

時間與空間與我們每個人的特定記憶與事件緊密相連，這些體驗是如何產生的了？在大腦中，神經科學已經發現了位置細胞和時間細胞，它們通過單神經元或群體編碼來“表征”空間和時間。然而，我們每個人都體驗過時間不知不覺就溜走的體驗，也會覺得某些時候度日如年，這說明物理時間的線性單向流動與體驗時間的可變性之間存在著難以調和的張力。

Buzsáki由此在該綜述中提出了一個革命性的替代觀點：時間（包括物理時間和體驗時間）本質上是對“變化”的一種抽象化、關系性的度量。文中首先梳理了時間的分類學。不同文化對時間的理解迥異：有的文化視時間為線性前進的“時間之箭”，是因果邏輯的基礎；有的文化則強調周期性的本地節律（如“生命循環”）。這些文化差異表明，我們對時間的信念是文化依賴的，而非普適的。

接著，文中將時間的理解歸結為兩個基本概念：持續時間（duration）和邊界（when）。持續時間是兩點之間的“流”，而邊界是持續時間的起點和終點（如午夜是昨天和今天的邊界）。這兩者類似于空間中的“距離”和“位置”的關系，其共同之處在于變化，這也是全文的關鍵，即時間感來自于對變化的感知。

圖1：情景記憶（episodic memory），是“什么（what）、何處（where）、何時（when）”的三維結合，而語義記憶（semantic memory）則是從多個情景中抽象出來的、脫離具體時空的知識

而無論是持續時間還是邊界，都是相互定義的。當記憶產生時，大腦并非像錄像機一樣記錄每一個完整的情景，而是將情景記憶的what、where、when用因子化的方式分開編碼三個維度，形成邊際表征（marginal representations），這類似于人工智能中的解耦（disentanglement）。

2. 時間的對數尺度組織

韋伯-費希納定律（Weber-Fechner law）指出，我們對持續時間差異的辨別力與持續時間的長短成比例。例如，區分1秒和1.1秒的難度，與區分10秒和11秒的難度相當。這暗示大腦中的時間可能是以對數尺度組織的。這可能是信息處理的一種高效策略，既能覆蓋極廣的時間范圍，又能對近期事件保持高精度。

對于這一現象，該文給出的解釋是，大腦-身體節律的層級結構是理解主觀時間感的關鍵。這個節律系統涵蓋了從毫秒級的漣漪波（ripples）到秒級的伽馬波、theta波，再到分鐘、小時甚至以天為周期的超慢波（如晝夜節律、胃腸蠕動）。這些節律的平均頻率在自然對數尺度上呈線性排列，形成了一個完美的層級系統。

圖2：不同尺度的時間與對應頻率的對數對應

圖2描述的生理基礎是跨頻率相位-振幅耦合（cross-frequency phase-amplitude coupling），即慢節律的相位調節著更快節律的振幅。例如，一個超慢的δ波（~1Hz）的相位，可以調制一個稍快的theta波（~6Hz）的振幅，而theta波的相位又可以調制更快的伽馬波（~40Hz）的振幅（圖3）。這種“嵌套”結構，就像一個節律套娃，使得大腦能夠將局部的、快速的活動整合成全局的、更長時間尺度的信息包。

圖3 ：跨頻率相位-振幅耦合的工作機制

而這些腦內節律與身體的自主節律（如心跳、呼吸、瞳孔直徑波動、胃腸蠕動）緊密耦合。身體內部的這些周期性變化，通過迷走神經等途徑上傳到大腦（特別是島葉皮層），不斷校準著大腦的節律活動。因此，主觀的時間感，很可能源于我們對身體內部這種周期性變化的感知（即內感受，interoception）。

3. 扭曲主觀時間受生理、藥物與認知的影響

當我們無聊等待時，時間變慢，可能是因為我們更多地關注了身體內部緩慢的節律（如呼吸、心跳）；而當我們投入興奮活動時，注意力外投，身體節律被忽略，故而感覺時間飛逝。上述例子，闡述了主觀時間是如何被扭曲的。

具體來看，有三種因素會改變主觀時間感受，多巴胺系統是生理變化的主要驅動機制。激活黑質的多巴胺神經元會導致時間低估（感覺時間變快），抑制則導致時間高估（感覺時間變慢）。與基底節相關的疾病（如帕金森病）也常伴有時間感知異常。體溫也有影響，感覺熱時時間變快，感覺冷時時間變慢。

攝入的化學物質也會影響時間感知，興奮劑（如咖啡因）導致時間高估，鎮靜劑（如酒精）導致時間低估。致幻劑和大麻也會嚴重扭曲時間感。

體驗過心流狀態的讀者，能明白注意力，即認知過程對時間感知的影響。專注于時間本身（預期性計時）和事后回憶時間（回溯性計時）涉及不同機制。注意力被分散時，主觀時間流逝感會變慢。事件邊界（event boundaries）也至關重要，經歷的事件越豐富、邊界越多，回溯時感覺持續時間越長，因為記憶更深刻。

歸根到底，之所以會出現時間扭曲，在于注意力和工作記憶是個容量有限的系統。任何競爭該系統資源的因素（如感官干擾、疼痛、回憶）都會干擾時間的正確估計。

4. 小結：關于時間感的統一框架

該文將時間感的產生機制分為兩種，一是運動計時，即動物通過序列化的運動模式（如腳步聲）來衡量時間流逝了多少，運動行動本身提供了時間信息。注意力可以被看作是“奔跑速度”的內在化版本。第二種是內感受，源于自主神經系統的信號（心跳、呼吸、血糖波動）不斷上傳到腦島等區域，其累積效應可能是主觀時間感的基礎。

因此，輔助運動區（SMA，與動作序列規劃密切相關）和島葉皮層（內感受中樞）在時間感知任務中被廣泛激活，就不足為奇了。時間感是動態變化的身體狀態在腦中的映射。而這也體現了具身認知，即我們的認知與自己的身體狀態密不可分。

文中為回應開篇提到的主觀時間和物理時間之間的張力，指出將儀器測量到的腦活動與儀器單位（秒）同時進行解讀，存在根本性的混淆。我們無法為儀器測量的變量在神經響應找到意義，物理時間和體驗時間是兩種不同的抽象，后者是從分布式的，具身的腦體節律中涌現而來的。

大腦的首要功能是指導行動，而不是表征時間。時間感可能是行動控制系統的副產品。我們對時間的感知，是為了在變化的環境中有效地組織行為序列而進化出來的適應性機制。因此時間感深深植根于我們的身體，脫離了心跳、呼吸、行動的身體節律，就無法真正理解主觀時間。

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