今天早晨你上班准时吗？除了感谢交通大神的保佑外，你还得抽时间感谢一下自己的大脑。大脑内部异常精确的生物钟使得我们可以感知时间的流逝，这项技能对于实现许多日常功能尤为重要。如果缺乏追踪时间流逝的能力，我们早上可能会在浴室里一直耗下去。要是没有某种不安的感觉在提醒，我们很可能开得过久而错过了固定的高速出口。
但是，大脑如何生成这个可精确调节的心理时钟呢？神经科学家认为，我们有不同的神经系统来处理不同类型的时间，比如，维持昼夜的节奏，控制精细的身体运动时机，以及感知时间的流逝。直到前不久，多数的神经科学家仍然相信后一种时间处理——就是那种会警告你吃早餐耽误的时间太久了的——是由同一个大脑系统支持的。然而，新的研究表明，单一神经时钟的模型可能过于简单了。近期，加州大学欧文分校的神经科学家在《神经科学期刊》上发表了一项新的研究，该研究表明大脑实际上有另一套方法来感知时间流逝。该作者还提出，这第二套生物钟不仅与主神经的时钟平行工作，甚至还有可能与之竞争。
过去的研究表明，大脑中一个叫纹状体的区域是我们中心生物钟的核心，它与周围的大脑皮层整合时间信息。比如，当人们留意时间过去多久时，纹状体就会被激活；然而，对于帕金森氏综合症患者，他们缺乏时间的概念。帕金森氏综合症是一种神经功能退化病，打断了患者大脑中对纹状体的输入。
对于时间流逝的感知，要求大脑不仅能够测量时间，还得保持对时间流逝的动态记忆。科学家们早已发现，大脑中一个叫海马体的区域对经验记忆非常重要。现在，他们相信，该区域在记忆时间流逝方面同样重要。对动物脑部生物电的纪录研究表明，海马体内的神经元会对特定时刻有反应，但追踪事件并非一定需要海马体的参与。值得注意的是，海马体受到损伤的人仍然可以精确记住短期时间的流逝，但记忆长的时间间隔则会产生困难。这些发现暗示，海马体对响应某些时间信息很重要，但不是对全部信息都重要。若如此，这个时间编码用来做什么，为什么会这么有选择性？
研究人员试图通过训练大鼠区分不同的时间间隔来解开这个迷团。他们通过奖励机制来训练大鼠选择不同的气味，从而能够让大鼠显示出它们感知到的时间流逝。在一些试验之前，科学家还给大鼠注射了一种能够暂时抑制海马体活动的试剂。这样，他们就可以测试正常工作的海马体对区分不同时间间隔的必要性。
同对照组大鼠一样，海马体不工作的大鼠可以区分较大的时间间隔（比如，3分钟和12分钟），但对于相似的时间间隔（比如 8 与 12 分钟）却束手无策。这表明海马体对区分相似的时间间隔很重要，但对于差异很大的间隔却不是必须的。但奇怪的是，这种模式仅仅在较长的时间跨度下成立；海马体不工作的大鼠不仅能区分较短尺度的时间间隔（比如 1 比 1.5 分钟），并且能够区分得更好。
所以，海马体响应时间流逝时，它还扮演着一个特别的角色。它特别能够区分大尺度下的相似时间间隔——大约是几分钟。当你知道自己沐浴了10 分钟而不是15 分钟时，你应该感谢自己的海马体。但当你感知到1和1.5分钟，或者20分钟与1 小时的差异时，则是其它的大脑区域接管了内部计时器。
尽管海马体具备这样高度特化的功能有点怪，但这与我们已知的它在其它方面功能相符。海马体最出名的是它分区重叠物体或交叉经验的能力，即一种称为模式分离的过程。这个研究表明它的模式可分辨经验的多个层面，探测到物体、场所和时间间隔的微妙差异。
对于按秒计时发生的事情，海马体可能不会察觉，但我们的确能够追踪这些很快速的瞬间。考虑到纹状体可追踪以秒为单位的时间，作者认为海马体和纹状体可能会相互竞争，比如海马体休息时，纹状体可能会比平时工作得更高效。尽管我不建议你损坏自己的海马体（那样你会招致更严重的问题），但那样做在理论上的确会强化你追踪极短时间间隔的能力。
目前仍不清楚这种抑制关系是相互的还是单向的。如果海马体和纹状体确实是独立的、竞争的时钟，纹状体会抑制海马体吗，会像海马体削弱纹状体一样吗？科学家已知纹状体损伤会招致一大堆时间处理上的故障。但是，将海马体调整到高速档会带来特别的超能力吗——比如特别能够区分相似的长时间间隔？这还需要进一步的研究。
因此，如果你明天上班准时，要感谢的不仅仅是一个，而是你大脑内部的多个时钟，和一个健康的海马体。
作者：Emilie Reas
翻译：心蛛
校对：锁相 内含子
来源：ScientificAmerican
