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科学家发现大脑使用了两个“时钟”来预测未来时间 挑战过往理论

科学家发现大脑使用了两个“时钟”来预测未来时间 挑战过往理论
  • 产品名称:科学家发现大脑使用了两个“时钟”来预测未来时间 挑战过往理论
  • 产品简介:那一刻,你踩下油门的那一刹那,灯光还没变亮,或者在卡米拉卡贝洛(Camila Cabello)的《哈瓦那》(Havana)的第一个钢琴音符响......

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那一刻,你踩下油门的那一刹那,灯光还没变亮,或者在卡米拉·卡贝洛(Camila Cabello)的《哈瓦那》(Havana)的第一个钢琴音符响起之前,你的脚还在轻打节奏。

这是时间预期。

一种依赖于过去经历的记忆。另一个依赖于节奏。

这两者对我们驾驭和享受世界的能力都至关重要。

加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的一项新研究表明,根据手头的任务,支持这些计时员的神经网络被分为大脑的两个不同部分。

“不管是体育、音乐、演讲,甚至分配注意力,我们的研究表明,时间不是一个统一的过程,但是我们有两种截然不同的方式进行未来时间的预测,这些依赖于大脑的不同部位。”研究报告的主要作者Assaf Breska说,他是加州大学伯克利分校神经科学博士后研究员。

这一发现发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences journal)的网站上,为人类如何计算何时采取行动提供了新的视角。

这项研究的资深作者、加州大学伯克利分校的神经科学家理查德·伊夫里(Richard Ivry)说:“这些大脑系统让我们不仅能活在当下,还能积极地预测未来。”

Breska和Ivry研究了帕金森氏症患者和小脑退化患者的预期时间优势和缺陷。

他们将节奏计时与基底神经节相连,而间隔计时——一种很大程度上基于我们对过往经历的记忆的内部计时器——则与小脑相连。

两者都是与运动和认知有关的原始大脑区域。

此外,他们的研究结果表明,如果其中一个神经“时钟”出现故障,另一个在理论上可以介入。

Breska说:“我们的研究不仅确定了这些神经系统病人受损的预期情境,也确定了他们没有困难的情境,这表明我们可以改变他们的环境,使他们在面对症状时更容易与外界互动。”

他说,治疗神经计时缺陷的非药物疗法可能包括大脑训练、电脑游戏和智能手机应用程序、深部脑刺激和环境设计修改。

为了得出结论,Breska和Ivry比较了帕金森氏症和小脑退化患者使用时间或“时差”线索集中注意力的效果。

两组人都在电脑屏幕上观看以不同速度闪烁的红色、白色和绿色方块的序列,并在看到绿色方块时按下按钮。

白色的方块提醒他们绿色的方块要出现了。

在一个序列中,红色、白色和绿色方块遵循一个稳定的节奏,小脑退化患者对这些节奏提示反应良好。

在另一幅作品中,彩色方块遵循更复杂的图案,红色方块和绿色方块之间的间隔不同。

这个序列对帕金森病人来说更容易跟踪和成功。

Ivry说:“我们表明小脑变性患者在使用非节律性颞叶信号时被发现受损,而与帕金森病相关的基底神经节变性患者在使用节律性信号时被发现受损。”

研究人员说:“最终,研究结果证实,大脑使用了两种不同的机制来进行预期计时,这挑战了单一大脑系统处理我们所有计时需求的理论。”

Breska说:“我们的研究结果表明,大脑至少以两种不同的方式进化来预测未来。”

他补充说:“以节奏为基础的系统对世界上的周期性事件很敏感,比如语言和音乐固有的规律。”

“而区间系统提供了一种更普遍的预期能力,即使在没有节奏信号的情况下,对时间规律也很敏感。”

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