我们的时间感可能是我们所有经验和行为的基础，但这是一种不稳定和主观的感觉，像手风琴一样膨胀和收缩。周围环境中的情绪、音乐、事件以及注意力转移都可以为我们加快时间或减慢时间。当在屏幕上显示图像时，我们感知到愤怒的脸比中性的脸持续时间长，蜘蛛的持续时间比蝴蝶的持续时间长，红色的持续时间比蓝色的时间长。盯着看的锅永远不会沸腾，当我们玩得开心时时光会飞逝。
上个月在《自然神经科学》杂志上，以色列魏兹曼科学研究所的三位研究人员对延展和压缩我们的时间体验提出了一些重要的新见解。他们发现了时间知觉与帮助我们通过奖赏和惩罚学习的机制之间长期存在联系的证据。他们还证明，对时间的感知与我们对下一个会发生的事情不断更新的期望息息相关。
“每个人都知道，'开心时光会飞逝。'”哈佛大学的认知神经科学家萨姆·格什曼说，“但是整个故事可能会更加细微：当您获得比预期更多的乐趣时，时光会飞逝。”
了解时间
“时间”对大脑而言并不仅仅意味着一件事。不同的大脑区域依靠不同的神经机制来追踪其通过，而支配我们经验的机制似乎会从一种情况变为另一种情况。
但是数十年的研究表明，神经递质多巴胺在我们如何感知时间方面起着至关重要的作用。多巴胺对我们认为在给定时间段内经过的时间有众多影响，这些影响可能会引起混淆。一些研究发现，多巴胺的增加会加速动物的内部时钟，导致其高估时间的流逝。其他人发现多巴胺会事件时间压缩，使事件看起来更短暂。还有一些人根据事件的发展会产生两种时间感知效应。
多巴胺与时间感知的联系很有趣，部分原因是神经递质以其在奖励和强化学习过程中的功能而闻名。举例来说，当我们收到意外的奖励（即所谓的预测错误）时，我们会遭受到化学物质的涌入，这会告诉我们将来继续追求这种行为。
多巴胺对于时间感知和学习过程是如此重要，这绝非偶然。甲基苯丙胺等药物和帕金森氏症等神经系统疾病会改变这两个过程，并会改变多巴胺。学习本身——行为与行为结果的关联——需要及时将一个事件与另一个事件联系起来。“确实，强化学习算法的核心是时间信息，”葡萄牙尚帕里莫（Champalimaud）基金会的神经科学家约瑟夫·帕顿（JosephPaton）说。[帕顿曾是西蒙斯基金会（SimonsFoundation）资助的西蒙斯全球大脑协作研究人员，该基金会也资助了《量子》杂志。]
但是科学家还没有弄清楚强化学习和时间感知在大脑中的整合方式和位置。“相反，这两个领域传统上是完全分开的。”乔治·梅森大学的心理学家马丁·维纳说，“没有人问过‘如果强化学习都使用相同的神经递质系统，强化学习将如何影响时间，反之亦然？‘”
预测误差的力量
由伊多·托伦（IdoToren），克里斯托弗·阿伯格（KristofferAberg）和罗尼·帕兹（RonyPaz）撰写的新的《自然神经科学》论文对这一问题进行了更仔细的研究。研究参与者看到两个数字在屏幕上闪烁，通常是一个零，然后是另一个零。第二个数字显示的时间不同，参与者必须报告哪个数字持续时间更长。但是有时会随机出现一个正整数或负整数，而不是第二个零：如果为正，则参与者会得到金钱的奖励，但如果为负，则金钱会被扣除。
对于参与者而言，后果与第二刺激的感知持续时间的变化一致。当某事出乎预料但发生了好事时（研究人员称之为“正预测错误”），刺激似乎持续了更长的时间。负面的预测错误带来的令人不快的惊喜使这些经历显得更短。维拉诺瓦大学心理学家马修·马特尔（MatthewMatell）表示：“这基本上告诉我们，我们对时间的看法会因我们对结果的惊讶程度而有系统地产生偏差。”
研究小组表明，这种模式是定量的，预测误差越大，感知时间失真越大。他们建立的强化学习模型能够预测每个受试者在任务上的表现。对研究参与者的大脑扫描在称为核壳的区域中追踪了这种效应，该区域参与了运动学习和其他功能。
尽管需要进一步的实验来确定手头的精确机制（以及多巴胺的作用），但这项研究对学习和时间感知的模型都有启示。帕夫洛夫（Pavlov）的狗知道铃铛代表食物，而且食物会以某种方式滋味——而且食物也迫在眉睫。但是，该时间成分通常已降级到强化学习模型的外围。奖励的客观时机通常作为变量纳入，但新作品强调的时间感知的主观方面却没有。
神经疲劳的作用
现在可能是时候开始包含一些主观性了。如果人类响应信号而延长或收缩时间体验，这也可能会改变他们对某些行动和结果之间的距离的看法，这反过来可能会影响学会这些关联的速度。加州理工学院前博士后研究员鲍文峰（BowenFung）说，与预测错误有关的时间效应还提供了“强化学习模型要想准确反映正在发生的事情，必须具备的额外特征”。
马特尔说：“考虑到这两个系统的接口方式，它将对未来的建模者或试图加深对大脑的理解的人员提出挑战。”格什曼和他的博士生约翰·米哈伊尔（JohnMikhael）一直在开发一种学习模型，其中包含了这些思想，通过自适应地调整大脑中的时间流来改善心理预测。
但是预测误差并不是塑造我们对时间的感知的唯一因素。上周发表在《神经科学杂志》上的一项研究表明：反复受到短暂刺激的参与者往往高估了稍长时间间隔的持续时间。根据研究人员的说法，这可能是因为对较短持续时间作出反应的神经元变得疲倦，从而使调谐至较长持续时间的神经元对后续刺激的感知方式产生更大的影响。（同样，在反复受到长期刺激后，测试对象低估了间隔时间稍短的持续时间。）
日本国立信息与通信技术研究所的认知神经科学家MasamichiHayashi说：“通过改变刺激表现的背景，我们实际上可以操纵参与者如何感知这些持续时间。”他与加州伯克利大学分校的理查德·伊夫里（RichardIvry）进行了这项研究。对大脑活动的扫描表明，右侧顶叶区域负责这种主观的时间体验。
Hayashi、伊夫里与魏茨曼（Weizmann）科学研究所的科学家专注于完全不同的大脑区域和机制，但两项研究均观察到了对时间感知的类似双向影响。一方面，这说明了大脑中的计时过程是多么分散和多样。Hayashi说，但是正确的顶叶确实与核壳有功能和解剖上的联系，所以也许两者的相互作用产生了对时间更内聚的感知。无论广泛的规则和计算如何使这些（以及其他）交互作用成为可能，这可能是我们在时间上的经验的基础，但是在确定时间之前，科学家只能在预期的情况下观看时钟。