基于兩點(diǎn)，我們一般會(huì )對馬上要發(fā)生的事情進(jìn)行一個(gè)準確的時(shí)間預測：一是根據過(guò)往經(jīng)驗，主要針對非周期性事件（如綠燈前一秒時(shí)腳已經(jīng)放在了油門(mén)上）；二是根據節奏，針對周期性事件（如鋼琴演奏時(shí)手腳的完美配合）。這兩者對我們感知和享受世界的能力都至關(guān)重要。近日，科學(xué)家發(fā)現它們分別由大腦兩個(gè)不同機制來(lái)調解的。
當我們在運動(dòng)、演講、音樂(lè )表演甚至是分配注意力時(shí)，需要時(shí)間定向（temporal orientation，個(gè)體對當前的時(shí)間狀況的認知）來(lái)輔助我們如期完成任務(wù)。然而，每天要做的事情這么煩雜，究竟大腦是如何分配神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )來(lái)支持我們對每件事情的計時(shí)的呢？
先前研究已證實(shí)，基底神經(jīng)節（大腦皮層下一大塊灰質(zhì)的總稱(chēng)）和小腦與運動(dòng)調節和時(shí)間加工有關(guān)，但這些皮層下結構在注意力時(shí)間定向中的作用尚不清楚。
為了弄清這一點(diǎn)，在題為“Double dissociation of single-interval and rhythmic temporal prediction in cerebellar degeneration and Parkinson’s disease”的這項新研究中，主要作者Assaf Breska 和Richard Ivry研究了帕金森病患者和小腦退化患者利用時(shí)間線(xiàn)索來(lái)集中注意力的情況。
之所以選擇帕金森患者為實(shí)驗對象，是因為帕金森患者的震顫麻痹癥狀是基底神經(jīng)節損害的主要臨床表現之一。
研究人員假設，如果基底神經(jīng)節和小腦中的其中一個(gè)“神經(jīng)時(shí)鐘”失靈，另一個(gè)理論上可以介入。
接下來(lái)，研究人員讓兩組患者分別集中注意力觀(guān)看兩組以不同速度在電腦屏幕上滾動(dòng)的紅、白、綠三色方塊的順序，然后讓他們在綠色方塊出現時(shí)立即按動(dòng)按鈕，并提示他們，白色方塊之后就會(huì )出現綠色方塊。
其中一組的紅色、白色和綠色方塊遵循穩定的節奏滾動(dòng)，已知小腦變性患者對這些節奏線(xiàn)索反應良好；另一組中，紅色方塊和綠色方塊之間的時(shí)間間隔被設置為不規律模式，這種順序對帕金森氏癥患者來(lái)說(shuō)更容易遵循，并且成功率更高。
DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.1810596115
結果顯示，小腦退化患者在使用非節奏性時(shí)間線(xiàn)索方面存在障礙，而與帕金森病相關(guān)的基底神經(jīng)節退化患者在使用節奏性線(xiàn)索方面存在障礙。
也就是說(shuō)，我們的大腦的確在使用至少兩種不同的機制來(lái)預測時(shí)間，這一結果挑戰了人們普遍認為的單一大腦系統處理所有時(shí)間需求的理論。
Ivry補充說(shuō)，基于節奏的大腦系統對周期性事件更敏感，如語(yǔ)音和音樂(lè )中固有的節奏；而區間隨機混雜系統（interval system）則提供了更普遍的預期能力，即使在沒(méi)有節奏信號的情況下，大腦對時(shí)間規律依舊敏感。
總體而言，這些大腦系統合在一起，不僅能讓我們在當下生存，還能讓我們積極預測未來(lái)；此外，這一發(fā)現的意義還在于，確定了這些神經(jīng)系統患者可能會(huì )產(chǎn)生認知障礙的預期環(huán)境以及無(wú)困難的環(huán)境后，研究人員還可以通過(guò)改變環(huán)境讓他們在面對癥狀時(shí)更容易與這個(gè)世界互動(dòng)。
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