私たちの時間感覚は、私たちのすべての経験と行動の土台になっているかもしれませんが、アコーディオンのように伸び縮みする、不安定で主観的な感覚です。感情、音楽、周囲の出来事、注意力の変化はすべて、時間を早めたり遅くしたりする力を持っています。画面に画像が表示されると、怒っている顔は無表情の顔よりも長く続き、クモは蝶よりも長く続き、赤は青よりも長く続くと認識されます。監視されている鍋は決して沸騰せず、楽しんでいるときはあっという間に時間が過ぎてしまいます。
先月の Nature Neuroscience 、イスラエルのワイツマン科学研究所の3人の研究者は、何が私たちの時間の経験を伸ばしたり縮めたりするかについて、いくつかの重要な新しい洞察を提示しました.彼らは、時間の知覚と、報酬と罰を通じて学習を助けるメカニズムとの間の長い間疑われていた関係の証拠を発見しました.また、時間の認識は、次に何が起こるかについて常に更新される脳の期待に結びついていることも示しました。
ハーバード大学の認知神経科学者サム・ガーシュマン氏は、「『楽しい時はあっという間に過ぎてしまう』ということわざは誰もが知っている. 「しかし、全体の話はもっと微妙かもしれません。予想以上に楽しんでいると、時間はあっという間に過ぎていきます。」
学ぶ時間
「時間」は、脳にとってただ 1 つのことを意味するわけではありません。さまざまな脳領域がさまざまな神経メカニズムに依存してその通過を追跡しており、私たちの経験を支配するメカニズムは状況ごとに変化するようです.
しかし、何十年にもわたる研究は、神経伝達物質のドーパミンが時間の認識に重要な役割を果たしていることを示唆しています.ドーパミンは、特定の期間に経過したと考える時間に無数の影響を及ぼします。これらの影響は混乱を招く可能性があります.いくつかの研究では、ドーパミンが増加すると動物の体内時計が速くなり、時間の経過を過大評価するようになることがわかっています。他の人は、ドーパミンがイベントを圧縮し、それらをよりつかの間のように見せることを発見しました。コンテキストに応じて、さらに他の人が両方の効果を明らかにしました.
ドーパミンと時間の知覚との関連性は興味深いものです。その理由の 1 つは、神経伝達物質が報酬および強化学習プロセスにおけるその機能でよく知られているためです。たとえば、予想外の報酬を受け取ると、いわゆる予測エラーと呼ばれる化学物質の放出を経験し、今後もその行動を追求し続けるように教えてくれます。
ドーパミンが時間の知覚と学習プロセスの両方にとって非常に基本的なものであることは、おそらく偶然ではありません.メタンフェタミンのような薬やパーキンソン病のような神経障害は、両方のプロセスを変化させ、ドーパミンの変化も伴います.そして、行動とその結果との関連性を学習すること自体は、ある出来事と別の出来事を時間的に結びつけることを必要とします。ポルトガルのシャンパリモー財団の神経科学者であるジョセフ・パトンは、次のように述べています。 (Paton は、Quanta Magazine にも資金を提供している Simons Foundation から資金提供を受けている、Simons Collaboration on the Global Brain の調査員でした。 .)
しかし、科学者たちは、強化学習と時間知覚が脳のどこでどのように統合されているかを解明する必要があります。代わりに、「この 2 つの分野は伝統的にまったく別のものでした」と、ジョージ メイソン大学の心理学者であるマーティン ウィーナーは述べています。 「『強化学習が同じ神経伝達物質システムを使用している場合、強化学習はタイミングにどのように影響するか、またはその逆か』という質問は誰もしていません。」
予測誤差の力
新しい Nature Neuroscience Ido Toren、Kristoffer Aberg、および Rony Paz による論文では、この問題をより詳しく調べています。研究参加者は、画面上で 2 つの数字が点滅するのを見ました。通常は、ゼロの後に別のゼロが続きます。 2番目の数字はさまざまな時間表示され、参加者はどちらの数字が長く続いたかを報告する必要がありました.しかし、ランダムに、2 番目の 0 の代わりに正または負の整数が提示される場合がありました。それが正の場合、参加者はお金で報われましたが、負の場合、ペナルティとしてお金が没収されました。
参加者にとって、結果は2番目の刺激の知覚持続時間の変化と一致していました.予期しないが良いことが起こったとき、研究者はそれを「ポジティブな予測エラー」と呼んでいましたが、刺激はより長く続くように見えました.否定的な予測エラーの望ましくない驚きは、それらの経験をより短く感じさせました.この研究には関与していない、ビラノバ大学の心理学者であるマシュー・マテルは、次のように述べています。
チームは、このパターンが定量的に保持され、予測誤差が大きいほど知覚時間の歪みが大きいことを示しました。彼らが構築した強化学習モデルは、タスクにおける各被験者のパフォーマンスを予測することができました。研究参加者の脳スキャンは、運動学習やその他の機能に関与する被殻と呼ばれる領域でこの効果を追跡しました。
手元にある正確なメカニズム（およびドーパミンの役割）を突き止めるにはさらなる実験が必要ですが、この研究は学習と時間知覚の両方のモデルに影響を与えます.パブロフのよだれをたらしている犬は、ベルが食べ物を意味し、食べ物には特定の味があること、そして食べ物が差し迫っていることも学びました.しかし、その時間的要素は通常、強化学習モデルの周辺に追いやられてきました。報酬の客観的なタイミングはしばしば変数として組み込まれてきましたが、新しい作品が強調する時間知覚の主観的な側面は組み込まれていません。
神経疲労の役割
その主観の一部を含め始める時が来るかもしれません.人間が信号に反応して時間の経験を伸ばしたり縮めたりすると、特定の行動や結果がどれだけ近いか、またはどれだけ離れているかについての認識も変化する可能性があります。予測エラーに関連するタイミング効果は、「何が起こっているかを正確に表現するために、強化学習モデルが満たさなければならない追加の特性」も提供します。現在、オーストラリアの Behavioral Insights Team という組織で働いています。
「将来のモデル作成者、または脳の理解を深めようとしている人々にとって、これら 2 つのシステムがどのように相互作用しているかを考慮に入れることは困難です」と Matell 氏は述べています。 Gershman と彼の博士課程の学生である John Mikhael は、これらのアイデアを取り入れた学習モデルを開発してきました。このモデルでは、脳内の時間の流れを適応的に調整することで、精神的予測が改善されます。
しかし、時間の認識を形作る要因は予測エラーだけではありません。先週 Journal of Neuroscience に掲載された研究を見てみましょう :短い刺激に繰り返しさらされた参加者は、わずかに長い時間間隔の持続時間を過大評価する傾向がありました。研究者によると、これはおそらく、短い持続時間に反応するニューロンが疲労し、長い持続時間に調整されたニューロンが、その後の刺激の知覚方法に大きな影響を与えるためです。 (同様に、長い刺激に繰り返しさらされた後、被験者はわずかに短い間隔の持続時間を過小評価しました。)
「刺激提示の文脈を変えることで、参加者がそれらの期間をどのように知覚するかを実際に操作することができます」と、日本の国立情報通信研究機構の認知神経科学者であり、大学のリチャード・アイブリーと研究を行った林正道は述べた。カリフォルニア、バークレー。脳活動のスキャンにより、右頭頂葉の領域がこの主観的な時間の経験に関与していることが示唆されました.
林とイヴリーは、ワイツマンの科学者が行ったものとはまったく異なる脳の領域とメカニズムに焦点を当てましたが、両方の研究で、時間の知覚に対する同様の双方向効果が観察されました。一方では、これは、脳内でいかに分散された多様な計時プロセスが行われているかを示しています。しかし、右頭頂葉は被殻と機能的および解剖学的に関連しているので、おそらくこの 2 つの相互作用がよりまとまりのある時間の認識を生み出すと林氏は述べた。これらの相互作用 (およびその他) を可能にする幅広い規則と計算が何であれ、私たちの時間の経験の根底にある可能性がありますが、それらが特定されるまで、科学者は予測して時計 (または時計) を見ることしかできません.
この記事は le Scienze でイタリア語で転載されました .
