基于兩點(diǎn)，我們一般會(huì)對(duì)馬上要發(fā)生的事情進(jìn)行一個(gè)準(zhǔn)確的時(shí)間預(yù)測(cè)：一是根據(jù)過往經(jīng)驗(yàn)，主要針對(duì)非周期性事件（如綠燈前一秒時(shí)腳已經(jīng)放在了油門上）；二是根據(jù)節(jié)奏，針對(duì)周期性事件（如鋼琴演奏時(shí)手腳的完美配合）。這兩者對(duì)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(xiàn)它們分別由大腦兩個(gè)不同機(jī)制來調(diào)解的。
當(dāng)我們?cè)谶\(yùn)動(dòng)、演講、音樂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(duì)當(dāng)前的時(shí)間狀況的認(rèn)知）來輔助我們?nèi)缙谕瓿扇蝿?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)來支持我們對(duì)每件事情的計(jì)時(shí)的呢？
先前研究已證實(shí)，基底神經(jīng)節(jié)（大腦皮層下一大塊灰質(zhì)的總稱）和小腦與運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)和時(shí)間加工有關(guān)，但這些皮層下結(jié)構(gòu)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(xiàng)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)間線索來集中注意力的情況。
之所以選擇帕金森患者為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，是因?yàn)榕两鹕颊叩恼痤澛楸园Y狀是基底神經(jīng)節(jié)損害的主要臨床表現(xiàn)之一。
研究人員假設(shè)，如果基底神經(jīng)節(jié)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，研究人員讓兩組患者分別集中注意力觀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?cè)诰G色方塊出現(xiàn)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(xiàn)綠色方塊。
其中一組的紅色、白色和綠色方塊遵循穩(wěn)定的節(jié)奏滾動(dòng)，已知小腦變性患者對(duì)這些節(jié)奏線索反應(yīng)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(shè)置為不規(guī)律模式，這種順序?qū)ε两鹕习Y患者來說更容易遵循，并且成功率更高。
DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.1810596115
結(jié)果顯示，小腦退化患者在使用非節(jié)奏性時(shí)間線索方面存在障礙，而與帕金森病相關(guān)的基底神經(jīng)節(jié)退化患者在使用節(jié)奏性線索方面存在障礙。
也就是說，我們的大腦的確在使用至少兩種不同的機(jī)制來預(yù)測(cè)時(shí)間，這一結(jié)果挑戰(zhàn)了人們普遍認(rèn)為的單一大腦系統(tǒng)處理所有時(shí)間需求的理論。
Ivry補(bǔ)充說，基于節(jié)奏的大腦系統(tǒng)對(duì)周期性事件更敏感，如語音和音樂中固有的節(jié)奏；而區(qū)間隨機(jī)混雜系統(tǒng)（interval system）則提供了更普遍的預(yù)期能力，即使在沒有節(jié)奏信號(hào)的情況下，大腦對(duì)時(shí)間規(guī)律依舊敏感。
總體而言，這些大腦系統(tǒng)合在一起，不僅能讓我們?cè)诋?dāng)下生存，還能讓我們積極預(yù)測(cè)未來；此外，這一發(fā)現(xiàn)的意義還在于，確定了這些神經(jīng)系統(tǒng)患者可能會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知障礙的預(yù)期環(huán)境以及無困難的環(huán)境后，研究人員還可以通過改變環(huán)境讓他們?cè)诿鎸?duì)癥狀時(shí)更容易與這個(gè)世界互動(dòng)。
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