自然·神经科学：脑体节律的层级系统，如何塑造我们的主观时间感？

导语

团圆的热闹还在耳边回响，日历却已翻到年后开工的第一页。为什么除夕守岁时的几小时显得格外漫长，而假期却似乎被“压缩”成一瞬？

2025年11月 Nature Reviews Neuroscience 发表的观点文章提出，时间体验并非外在时钟的被动读取，而是与大脑—身体内部的一个节律层级系统（hierarchy of brain-body rhythms）密切相关。正是身体与大脑回路中此起彼伏的节律变化，构成了我们主观的时间感。这一观点将时间从一种抽象的先验框架，拉回到一个具身的（embodied）、生成的（enacted）的生命过程——也让我们在年节交替之际，重新理解“时间飞逝”与“度日如年”的真实来源。

关键词：时间感知 （ Time Perception） ， 脑体节律 （Brain-Body Rhythms），时间扭曲 （Time Warping）， 对数压缩 （Logarithmic Compression） ，具身认知 （Embodied Cognition）

郭瑞东丨作者

赵思怡丨审校

论文题目：Time, space, memory and brain–body rhythms 论文链接：https://www.nature.com/articles/s41583-025-00987-2 发表时间：2025年11月12日 发表期刊：nature

1. 时间感来自于对变化的感知

时间与空间与我们每个人的特定记忆与事件紧密相连，这些体验是如何产生的了？在大脑中，神经科学已经发现了位置细胞和时间细胞，它们通过单神经元或群体编码来“表征”空间和时间。然而，我们每个人都体验过时间不知不觉就溜走的体验，也会觉得某些时候度日如年，这说明物理时间的线性单向流动与体验时间的可变性之间存在着难以调和的张力。

Buzsáki由此在该综述中提出了一个革命性的替代观点：时间（包括物理时间和体验时间）本质上是对“变化”的一种抽象化、关系性的度量。文中首先梳理了时间的分类学。不同文化对时间的理解迥异：有的文化视时间为线性前进的“时间之箭”，是因果逻辑的基础；有的文化则强调周期性的本地节律（如“生命循环”）。这些文化差异表明，我们对时间的信念是文化依赖的，而非普适的。

接着，文中将时间的理解归结为两个基本概念：持续时间（duration）和边界（when）。持续时间是两点之间的“流”，而边界是持续时间的起点和终点（如午夜是昨天和今天的边界）。这两者类似于空间中的“距离”和“位置”的关系，其共同之处在于变化，这也是全文的关键，即时间感来自于对变化的感知。

图1：情景记忆（episodic memory），是“什么（what）、何处（where）、何时（when）”的三维结合，而语义记忆（semantic memory）则是从多个情景中抽象出来的、脱离具体时空的知识

而无论是持续时间还是边界，都是相互定义的。当记忆产生时，大脑并非像录像机一样记录每一个完整的情景，而是将情景记忆的what、where、when用因子化的方式分开编码三个维度，形成边际表征（marginal representations），这类似于人工智能中的解耦（disentanglement）。

2. 时间的对数尺度组织

韦伯-费希纳定律（Weber-Fechner law）指出，我们对持续时间差异的辨别力与持续时间的长短成比例。例如，区分1秒和1.1秒的难度，与区分10秒和11秒的难度相当。这暗示大脑中的时间可能是以对数尺度组织的。这可能是信息处理的一种高效策略，既能覆盖极广的时间范围，又能对近期事件保持高精度。

对于这一现象，该文给出的解释是，大脑-身体节律的层级结构是理解主观时间感的关键。这个节律系统涵盖了从毫秒级的涟漪波（ripples）到秒级的伽马波、theta波，再到分钟、小时甚至以天为周期的超慢波（如昼夜节律、胃肠蠕动）。这些节律的平均频率在自然对数尺度上呈线性排列，形成了一个完美的层级系统。

图2：不同尺度的时间与对应频率的对数对应

图2描述的生理基础是跨频率相位-振幅耦合（cross-frequency phase-amplitude coupling），即慢节律的相位调节着更快节律的振幅。例如，一个超慢的δ波（~1Hz）的相位，可以调制一个稍快的theta波（~6Hz）的振幅，而theta波的相位又可以调制更快的伽马波（~40Hz）的振幅（图3）。这种“嵌套”结构，就像一个节律套娃，使得大脑能够将局部的、快速的活动整合成全局的、更长时间尺度的信息包。

图3 ：跨频率相位-振幅耦合的工作机制

而这些脑内节律与身体的自主节律（如心跳、呼吸、瞳孔直径波动、胃肠蠕动）紧密耦合。身体内部的这些周期性变化，通过迷走神经等途径上传到大脑（特别是岛叶皮层），不断校准着大脑的节律活动。因此，主观的时间感，很可能源于我们对身体内部这种周期性变化的感知（即内感受，interoception）。

3. 扭曲主观时间受生理、药物与认知的影响

当我们无聊等待时，时间变慢，可能是因为我们更多地关注了身体内部缓慢的节律（如呼吸、心跳）；而当我们投入兴奋活动时，注意力外投，身体节律被忽略，故而感觉时间飞逝。上述例子，阐述了主观时间是如何被扭曲的。

具体来看，有三种因素会改变主观时间感受，多巴胺系统是生理变化的主要驱动机制。激活黑质的多巴胺神经元会导致时间低估（感觉时间变快），抑制则导致时间高估（感觉时间变慢）。与基底节相关的疾病（如帕金森病）也常伴有时间感知异常。体温也有影响，感觉热时时间变快，感觉冷时时间变慢。

摄入的化学物质也会影响时间感知，兴奋剂（如咖啡因）导致时间高估，镇静剂（如酒精）导致时间低估。致幻剂和大麻也会严重扭曲时间感。

体验过心流状态的读者，能明白注意力，即认知过程对时间感知的影响。专注于时间本身（预期性计时）和事后回忆时间（回溯性计时）涉及不同机制。注意力被分散时，主观时间流逝感会变慢。事件边界（event boundaries）也至关重要，经历的事件越丰富、边界越多，回溯时感觉持续时间越长，因为记忆更深刻。

归根到底，之所以会出现时间扭曲，在于注意力和工作记忆是个容量有限的系统。任何竞争该系统资源的因素（如感官干扰、疼痛、回忆）都会干扰时间的正确估计。

4. 小结：关于时间感的统一框架

该文将时间感的产生机制分为两种，一是运动计时，即动物通过序列化的运动模式（如脚步声）来衡量时间流逝了多少，运动行动本身提供了时间信息。注意力可以被看作是“奔跑速度”的内在化版本。第二种是内感受，源于自主神经系统的信号（心跳、呼吸、血糖波动）不断上传到脑岛等区域，其累积效应可能是主观时间感的基础。

因此，辅助运动区（SMA，与动作序列规划密切相关）和岛叶皮层（内感受中枢）在时间感知任务中被广泛激活，就不足为奇了。时间感是动态变化的身体状态在脑中的映射。而这也体现了具身认知，即我们的认知与自己的身体状态密不可分。

文中为回应开篇提到的主观时间和物理时间之间的张力，指出将仪器测量到的脑活动与仪器单位（秒）同时进行解读，存在根本性的混淆。我们无法为仪器测量的变量在神经响应找到意义，物理时间和体验时间是两种不同的抽象，后者是从分布式的，具身的脑体节律中涌现而来的。

大脑的首要功能是指导行动，而不是表征时间。时间感可能是行动控制系统的副产品。我们对时间的感知，是为了在变化的环境中有效地组织行为序列而进化出来的适应性机制。因此时间感深深植根于我们的身体，脱离了心跳、呼吸、行动的身体节律，就无法真正理解主观时间。

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