大脑是如何感觉时间流逝的?

大脑是如何感知时间的？大脑是如何感知维度的？

那自然而然就会想到爱因斯坦的名言：“ Time is an illusion. (时间是个幻觉）” 以及扩展问题：“为什么恐惧时时间会变慢，快乐时时间变快？” Space-time的物理方面我不擅长（有趣的物理科普视频by Prof Brian Greene：themindunleashed.org/20 以及科学美国人某篇：Is Time an Illusion?）。这里简单讲一点心理学和神经学的相关知识。

先来个简单的实验，离开电脑，面对镜子。左右转动眼珠，先看着镜中你的左眼，注意力集中地看一会儿，然后看右眼，看一会儿后，再看左眼。来回几次。
问题来了，你不会看到你眼珠转动的过程。但是，将视线从左眼到右眼，这个转动的过程是需要时间的。那么这时间到哪里去了呢？为什么中间没有看到转动的过程，却没有感到任何空隙呢？大脑忽悠了你，它将眼珠左右转动这样很复杂的场景，简化成了“我的眼镜一直直视前方”这样极其简单的事件。

维基百科对时间感的定义是“指人在不使用任何計時工具的情況下,對客觀現象的延續性和順序性的感知。這種感知來源於內部或者外部，外部感知可來源於晝夜長短、節氣、太陽高度等等。內部感知可來源於我們的心跳、呼吸等等。” 

时间感会在特定的状态下产生幻觉，或是会产生不真实的认知，譬如说本来时间一样长，但是在某些情况下，人会觉得时间变慢了，有时却觉得变快了。这些时间错觉（temporal illusion）和我们熟知的视觉幻觉能够帮助科学家了解时间感背后的神经机制。

从19世纪中叶开始，由于受到实验心理学家的影响，心理物理学家开始研究感知到的时间（ perceived time)和物理上测量的时间（time measured in physics)之间的关系。

和其他感知不同（如味觉、嗅觉、触觉、视觉和听觉），我们并没有感觉到时间。
实际上，时间感是很多不同的认知感觉聚集一起所呈现的。当大脑得到新信息时，这个新信息并不一定是按照正确的顺序到达大脑的。大脑需要重新排序然后呈现给其他部分的大脑区域使得我们理解。正是因为如此，当我们接触到新工作、不熟悉的信息时，大脑需要较长的时间分析排序，所以会给人一种时间变长的感觉；而接触比较熟悉的信息时，整个过程非常短暂。

另外，没有一个单独的大脑区域负责时间感（这和五觉又是完全不同）。

所以，在同一时间点，大脑接收到越多的信息，就会需要更多的时间来分析。那么，当我们处于危险、或者特别无聊的时候，大脑会特别“用功”地去采集身边的各种信息，这时，信息量会特别大，这样我们会感觉时间好像被拉长了一样，流逝地更慢了。

>>影响时间感的因素
注意力（attention）是印象时间感最重要的因素之一。它在时间感的作用，被认为是影响时间间隔长度的感知（the perceived duration of intervals). 换句话说，当你将注意力集中在时间上，时间会变慢，当你分心了，时间会变快。注意力在很多近期的时间感的生理模型中有重要的位置。
情绪，也很容易影响时间知觉。

>>两种理论
有两套相对的理论，关于是否在大脑中有一个专门的区域在产生时间感中起着最为核心和中心枢纽的作用，或说有没有一个内置的“时钟”。这里不是生物钟！
认为没有这样的中心区域的科学家，证据和模型比较散。主要来自于视觉和听觉的一些研究。
认为有这样的中心区域的，更为主流并且研究时间和人力都比前者多。后者认为时间感控制是动态、非直线型的，前者认为是个直线型的系统。

>>主要大脑区域
如前面所说，现在还没有发现一个单独特别的区域为主要的控制时间感的。但近20年的脑成像实验（EEG和fMRI)显示，最主要的是小脑（cerebellum)和基底核（basal ganglia）.稍微学过神经科学的人都应该注意到，这两个部分都和运动、记忆、情感和学习 联系非常紧密。


说到时间，不得不配上达利的这张融化的时钟的画。

这幅画的名字叫做《记忆的永恒》，是著名画家达利的作品。很多人会觉得奇怪，这幅画与题主的问题有什么关系？如果我们对时间知觉多一些了解，就会知道，记忆和时间知觉是纠缠不清、相互关联的。在这幅画中，在有点闷热的颜色暗示里，表盘融化了，指针停止走动。时间于是也停留在那一刻，记忆也就永远凝固了。我不知道达利的原意是否如此，但是从心理学的角度来看，要理解时间，我们一定要理解记忆。

在时间知觉理论理论中，最经典的理论叫做起搏器-累加器模型（pacemaker-accumulator）。这个理论中最关键的成分有两个，这个理论认为，我们的大脑内部有一个时钟，叫做起搏器，会稳定地发出脉冲。这就像我们的时钟，滴答、滴答地不断走针，记录时间的流逝。随后，我们的大脑会收集起搏器发出的脉冲，进入累加器，然后把脉冲的数量和我们大脑中的的时间信息比较。比如，时间过去两分钟，我们的大脑如果产生了100次脉冲，然后我们的记忆里100次脉冲也许等于2分钟，那么我们就知道，时间过了两分钟。这个过程就像查字典一样。

这里，对时间的主观记忆就是我们需要的参照。这个模型为我们理解时间的流逝提供了许多新角度。首先，在主观上，我们对时间的感受受到注意力的影响。注意力从本质上是一种认知资源，它是有限的。当我们注意力高度集中于某事物时，我们可能会觉得时间飞逝，当我们百无聊赖时，就会觉得度日如年。举个具体的例子，比如说，当我们在约会的时候，我们的注意力高度集中于约会的对象，那么在这个过程中，我们的起搏器就可能因为分配到的认知资源有限，记录的脉冲比实际要少，于是，当大脑把累加器里的脉冲和记忆相比较时，我们感觉到的时间就比实际要短，于是我们就会发出“时间过得真快的感慨。”如果不理解这个过程，我们还可以换个角度来看。比如有一个钟，因为电量不够，正常的一分钟，秒针应该走60下，而它却只走了30下。那么当我们看这个钟的时候，这个钟的时间就比其他钟要慢一般。这个钟可能就是我们因为注意力高度集中而走慢了的大脑“时钟“。

既然涉及到注意力，那么我们对时间的感受必然也会和情绪有关。当然情绪对时间感知的作用，是借由注意力的调配发生的。当我们比较兴奋的时候，需要大量注意资源，当然就会觉得时间过得飞快。所以说韶光易逝，就是这个道理。在这个过程中，记忆也参与其中，并发挥作用。如果仅仅是起搏器-累加器工作阶段由于注意力有限，我们积累的脉冲比较少，从事感受的到的时间比较少，而记忆没有发生变化，那么我们的时间感受是可以通过记忆来矫正的。比如，还是前面那个例子，我们在约会中感觉时间过得飞快，但是通过回忆交谈的过程，我们依然可以想起来到底过了多久，因为很多外部信息已经留在我们的记忆中。

其次，我们对时间的感知，同样受到生理因素的影响。国外有学者发现，老年人对时间的感知与年轻人存在不同，原因可能就在于两者大脑温度、新陈代谢率的不同。他们认为，大脑温度、新陈代谢可能影响起搏器的运转。这其实和我们生活中的某些情况非常类似，比如夏天手机就容易变烫，然后运行变慢或容易出错。当然，对老年人来说他们时间知觉的变化绝不仅仅是一种衰退。有学者认为这是一种适应性的变化，与老年人的生活节奏、生活方式变化是协调的。
此外，我们对时间流逝的感觉，还可能来自于外部信息。但这种修正主要是比较大尺度的时间知觉。比如，太阳从东走到西，逐渐下落，光线变暗，我们就知道一天快要过去了。还有我们对大自然的四季变换的感觉，都可以通过对外部的观察来获得。这种外部的反馈对我们来说是很重要的，它们可以修正我们内部的时间感受。在这个方面，记忆同样发挥了很重要的作用。当我们还小的时候，我们生活节奏比较慢，同时好奇心又比较强，我们常常会花大量的时间观察外部的时间，因此我们头脑里的时间信息就很多，通过这些时间信息的反馈，我们的日常经验上的时间标签就比较多，所以我们觉得时间过得很慢。然而，当我们长大之后，我们对外的观察就会减少，大量的认知资源被繁琐的工作、生活调用，我们的日常经验上的时间标签就少了很多，于是，我们会觉得时间过得飞快。这一方面，起搏器、累加器模型似乎解释力有一点不够。

总的来说，我们对时间知觉的了解还太少。就现在来说，有许多能够解释时间知觉的理论。我上面提到的，也只是其中一部分，而且未必准确。但是，有一点我们是清楚的，那就是我们对时间流逝的感觉，既以内在的生理变化为基础，又以外部信息为反馈。同时，时间知觉还受到记忆、情绪、注意力等认知过程的影响。