第37卷 第2期 西南大学学报(社会科学版) 2011年3月Vol.37 No.2 JournalofSouthwestUniversity(SocialSciencesEdition) Mar.,2011

*[基础心理学·时间心理] 主持人: 黄希庭 主持人语:我们可以度量时间,但是却说不清什么是时间,更说不清什么是心理时间。虽然现代人

可以用石英钟或原子钟度量时间,比古代人用诸如月缺月圆、昼夜交替、星辰升降、四季更迭等来度量时

间更加精确,但这并不保证我们就能说清楚时间是什么,更不能保证我们能够诠释心理时间是什么。心

理时间是十分复杂的,它既是主观的又是客观的,既是个人的又是群体的(不同文化的),既是隐私的又

是公开的,既是意识的又是潜意识的,既是体验的又是隐喻的,既是线性的又是循环的,既是可变的又是

不可变的,既是可控的又是不可控的……这正是一个难解之谜。本期刊登的《时间知觉的进程与源定

位》一文探讨了视、听和触时间知觉的进程及源定位,并用时间知觉双加工模型对此项研究结果作了解

释。《时间洞察力的概念演进与理论模型》一文考察了时间洞察力的研究历程、概念界定、理论模型和测

量工具的编制等问题。《青少年未来取向的理论构想》一文通过文献分析、开放式问卷调查等提出青少

年未来取向结构的三维度六因素的理论模型,为后续的研究提供了基础。《音乐训练对时间知觉的影

响》一文采用时间两分法任务对1秒以上及以下两种范围的时间知觉机制进行了研究。这些研究都有

助于我们对心理时间的理解。

时间知觉的进程与源定位

陈 有 国1,袁 宏1,黄 希 庭1,刘 光 远2

(1.西南大学 心理学院 认知与人格教育部重点实验室,重庆市400715;2.西南大学 电子与信息工程学院,重庆市400715)

摘 要:心理学家对时间认知的脑机制提出了三种基本的模型假设:特异化计时模型、分布网络计时模

型和局部任务依赖的计时模型。本研究中三个实验分别在视觉、听觉和触觉通道,要求被试完成时间任务和

非时间任务(颜色、音调和位置),同时记录错误率、反应时和事件相关电位(ERP)数据。探讨了不同感觉通道

内时间知觉的进程以及源定位,检验以上三种基本的模型假设。ERP分析发现,不同通道时间任务与非时间

任务诱发ERP的差异开始显著的时间点不一致,但视觉、听觉分离点与各自关联负变化(CNV)的始潜时接

近,触觉分离点与CNV开始负走向的起始点接近。源定位分析发现,视觉、听觉和触觉时间知觉均激活了额

叶、顶叶的部分区域,此外视觉时间知觉还激活了枕叶部分区域,听觉时间知觉还激活了颞叶部分区域。以上

的结果提示,CNV可以作为反映不同通道时间知觉过程的指标。三种基本的模型均只能解释本研究的部分

结果,时间知觉双加工模型可以对结果作出合理的解释。

关键词:时间知觉;进程;源定位;时间认知分段综合模型;时间知觉双加工模型

中图分类号:B842 文献标识码:A 文章编号:1673-9841(2011)02-0001-10

时间知觉最初由Fraisse所提出,主要涉及5秒内时间的知觉加工,而5秒以上则为包含记忆加工的时

间估计[1-2]。时间知觉是运动控制、音乐、语言产生等活动的基础[3]。心理学家提出了大量的理论模型来

解释时间知觉的心理机制[4-7]。随着认知神经科学的兴起,研究者开始探索时间知觉的神经基础。目前时间认知的脑机制存在着三种基本的模型[8-9]:特异化计时模型、分布网络计时模型和局部任

务依赖的计时模型。特异化计时模型(specializedtimingmodel)认为特定的神经区域具有独特的表征

* 收稿日期:2011-01-21作者简介:陈有国(1981-),男,重庆市人,心理学博士,西南大学心理学院,讲师,主要研究时间心理学。

通讯作者:黄希庭,教授,博士生导师。

基金项目:西南大学211工程国家重点学科建设项目课题“时间与人格的多取向整合研究”(NSKD08001),项目

负责人:黄希庭。

时间信息的能力,例如小脑和基底神经节就是特异化的计时系统。小脑在时间信息加工中的作用主要

在计时感觉运动方面[10],小脑皮质能准确地表征连续事件之间的时间关系[11]。基底神经节可能与基

本的时间编码机制有关[10]。分布网络计时模型(distributednetworktimingmodel)认为时间信息的表征是一套神经结构交互作用

的结果。Meck等[12]在研究与文献回顾的基础上提出基底神经节-前额叶-后顶叶回路是表征时间、数字

(number)、次序(sequence)和数量(magnitude)共同的神经基础,这个假设也得到了脑成像研究的支持。局部任务依赖的计时模型(localtask-dependenttimingmodel)认为时间信息不是由特定的计时系

统产生的,而是根据各种任务的需要在不同的神经结构中通过计算得到的。例如Lewis等[13]回顾了功

能性磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging,fMRI)研究成果后认为,对1秒以下的时距

主要是自动加工,不受注意、唤醒等因素的影响,所涉及的脑区称为“自动计时系统(automatictimingsystem)”,主要包括小脑、基底神经节、辅助运动区等。对1秒以上的时距加工主要是认知控制加工,易受注意、唤醒等因素的影响,与之有关的脑区称为“认知控制计时系统(cognitivelycontrolledtimingsystem)”,主要包括前额叶皮质、顶叶等。

以上三个假设是在文献回顾的基础上提出来的,由于各个研究的实验范式和刺激材料差异较大,并且各个研究中所采用的时距范围较大,时间认知分段综合模型认为不同的时距其表征的方式是不同

的[7,14-15],因此不能对研究结果进行严格的比较。目前还没有研究系统地验证以上假设是否适合于对

时间知觉神经机制的描述。本研究采用相同的实验范式,比较视觉、听觉和触觉时间知觉的神经机制,以检验以上三个基本的模型。本研究的基本假设是,如果在三个通道的时间知觉中均激活了某一神经

结构,说明时间知觉中存在特异计时机制;如果在三个通道中均激活了较大区域的网状神经回路,则说

明存在分布网络计时机制;如果在不同通道中激活了不同的通道特异的神经结构,则说明存在局部任务

依赖的计时机制。本研究由三个实验组成,实验一操纵对视觉刺激的时间和颜色的注意,被试分别判断视觉刺激的时

间长短和颜色的差异;实验二操纵对听觉刺激的时间和音调的注意,被试分别判断听觉刺激的时间长短

和音调的高低;实验三操纵对触觉刺激的时间和位置的注意,被试分别判断触觉刺激的时间长短和位置

的差异。在每个实验中,注意时间属性时可以诱发时间知觉的事件相关电位(eventrelatedpotential,

ERP)成分,注意非时间的物理属性时可以诱发感觉信息加工的ERP成分,将两种ERP相比较,可以知

道时间知觉加工的进程;用时间ERP减去非时间ERP可以得到时间加工相关的差异波,再运用标准低

分辨率脑电磁断层成像(standardlowresolutionbrainelectromagnetictomography,sLORETA)(ht-tp://www.uzh.ch/keyinst/loreta.htm)对该差异波进行分布偶极子源定位,激活为正的区域为时间加

工相关区域,激活为负的区域为非时间信息加工相关区域。将三个通道的时间知觉的源定位进行比较,检验时间知觉中是否存在以上的三种计时机制。

一、方 法

(一)被试

普通高校45名本科生参加本实验,平均年龄为20.48岁。其中男10名,女35名,15名(4男)被试

参加实验一,18名(4男)被试参加实验二,12名(2男)被试参加实验三,左利手1人,其余均为右利手,听力正常,视力或矫正视力正常,没有脑部损伤或神经系统疾病。所有被试均签署了知情同意书,在实

验后给予适当报酬。(二)实验材料

实验一的实验材料为反应信号和彩色实心圆。实验一的反应信号为汉字的“时间”和“颜色”,长为

3厘米,宽为1.5厘米。彩色实心圆呈现时间为540ms、1080ms和1620ms,其颜色是快速变化的,每

90ms变化一次,最后总体知觉的颜色为栗色(maroon),紫色(violet)和靛青(indigo)[16]。所有视觉刺激

均由Photoshop6.0绘制。视觉刺激在DELL电脑17寸显示器上呈现,显示器背景为黑色,其刷新频

率为85Hz。实验程序采用E-prime1.1编制,刺激的呈现和反应记录均由计算机自动控制。实验二的实验材料为反应信号和纯音刺激。实验二的反应信号分别为汉字的“时间”和“音调”。纯

音刺激由Edifier耳机呈现,声音强度为50dB,频率分别为974Hz、1000Hz、1026Hz,呈现时间分别为

540ms、1080ms、1620ms,声音刺激均由AdobeAudition1.5产生。实验三的实验材料为反应信号和电刺激。实验三的反应信号分别为汉字的“时间”和“位置”。电流

刺激为由数控电流源产生的直流单极方波,频率为200Hz。电流输出由一个负电极、三个正电极组成,三个正电极轮流输出电流。负电极安放于手心,三个正电极分别安放于食指、中指和无名指的第二关节

处。电流强度在0.6mA~0.8mA之间。电流刺激呈现时间分别为540ms、1080ms、1620ms。实验程

序由E-prime1.1编制,并通过自制数控电路控制电流持续时间。(三)实验程序

在实验一中,被试需要完成时间任务和颜色任务。所有被试在正式实验前练习若干次。正式实验

阶段,在进行时间任务时,首先相继呈现两个不断变化颜色的实心圆(S1和S2)。它们呈现的时间均随

机选取540ms、1080ms、1620ms之一,它们的颜色均会快速的变化,总体颜色知觉为栗色,紫色和靛青

三种颜色之一[16]。S1与S2之间随机间隔为417~583ms。延迟1000~2000ms后,反应信号(汉字

“时间”)呈现2000ms。被试需要判断S2呈现时间比S1“短”、“相等”或者“长”。被试用食指、中指、和无名指按“1”“2”“3”三个数字键之一反应(“1”表示较短;“2”表示相等;“3”表示较长。用左手反应时无

名指按“1”,中指按“2”,食指按“3”;右手反应时食指按“1”,中指按“2”,无名指按“3”)。延迟1000~2000ms后进入下一次试验。在进行颜色任务时,S1与S2的呈现方式与时间判断任务完全相同。最后

呈现反应信号“颜色”,判断S2颜色比S1“更红”、“相等”或者“更蓝”。被试也用食指、中指和无名指按

“1”“2”“3”三个数字键之一反应(“1”表示较红;“2”表示相等;“3”表示较蓝)。被试需要完成时间任务和

颜色任务各两组,每组由36次试验组成。采用拉丁方顺序平衡两种任务类型,每个被试前两组用左手

按键,后两组用右手按键。在每组实验之间由被试自己调节休息时间(约1分钟),做完正式实验的时间

约为40分钟。在实验二中,被试需要完成时间任务和音调任务。将彩色实心圆替换为纯音刺激,纯音刺激S1呈

现的时间为1080ms,频率为1000Hz;S2呈现时间随机选取540ms、1080ms或者1620ms之一,频率

随机选取974Hz、1000Hz、1026Hz之一。最后呈现反应信号汉字“时间”或“音调”。在时间任务中,被试需要判断S2呈现时间比S1“短”、“相等”或者“长”。在音调任务中,需要判断S2的音调比S1“低”、“相等”或者“高”。其余实验程序以及每种条件的次数等均同实验一。

在实验三中,被试需要完成时间任务和位置任务。将彩色实心圆替换为电刺激,电刺激S1呈现的

时间随机选取540ms、1080ms或者1620ms之一,在中指激发;S2呈现的时间也随机选取540ms、

1080ms或者1620ms之一,激发位置随机选取食指、中指或者无名指。最后呈现反应信号汉字“时间”或“位置”。在时间任务中,被试需要判断S2呈现时间比S1“短”、“相等”或者“长”。在位置任务中,需要判断S2的位置比S1“偏左”、“相等”或者“偏右”。其余实验程序以及每种条件的次数等均同实验一。

(四)EEG记录与数据分析

采用BrianProductsERP记录与分析系统。按照国际10-20扩展的64导电极帽记录脑电。采用

Ag/AgCl电极,记录时以左乳突为参考电极,离线以右乳突重新参考,前额接地,双眼外侧安置电极记

录水平眼电,左眼上下安置电极记录垂直眼电。滤波带通为DC~100Hz。采样频率为500Hz/导,头皮

电阻小于5KΩ。连续记录脑电数据后离线分析。由于本研究关心晚期负成分关联负变化(ContingentNegativeVariation,CNV),为提高信噪比,数字滤波为16Hz低通,自动矫正眨眼等伪迹,波幅大于±80μV将自动排除。分析时程为1200ms,包括刺激呈现前200ms基线。

各个实验中,对两种任务(时间、非时间)中的刺激(彩色实心圆、纯音或电刺激)所诱发的ERP进行

叠加平均。综合考虑对时间信息加工的脑功能定位的结果[16-17],以及本研究差异波的地形图(图2),本研究选取Fz、F3、F4、FCz、FC3、FC4、Cz、C3、C4(9个额叶与中央区电极),CPz、CP3、CP4、Pz、P3、P4(6

个中央区-顶叶与顶叶电极)15个电极点,首先对N1和P2的波幅和潜伏期分别进行二因素(任务类

型,电极点)重复测量方差分析,然后根据总平均波形观察,选择200~250、250~300、300~400、400~540ms时间窗平均波幅进行二因素(任务类型,电极点)重复测量方差分析。所有方差分析的p值均用

Greenhouse-Geisser法矫正,脑地形图由64导电极数据绘制。(五)sLORETA溯源分析

sLORETA可以根据头皮电位分布的数据计算大脑皮质三维分布的神经元活动[18]。sLORETA的源定位的解具有唯一性,其唯一性是指在理想条件下,它可以精确定位“测试点源”,在线性和可重叠

性原则下,这种唯一性可以扩展到任何分布源,并且定位结果为无偏和零误差[19]。为了得到纯净时间知觉加工有关的头皮电活动,分别将时间任务诱发ERP波形与非时间任务(颜

色、音调或位置)诱发ERP波形相减,得到视觉、听觉与触觉时间知觉有关的T-C、T-P、T-S差异波。采

用sLORETA计算以上差异波在400~540ms时间窗的三维分布源。首先计算了各电极坐标[20],采用

真实脑模型[21]和MNI152数字MRI结构模板[22]将三维解空间限制于皮质灰质;计算结果由MNI坐标

呈现,该坐标的空间分辨率为5mm,将大脑皮质灰质划分为6239个体素;最后将结果转化为Talairach坐标后得到其解剖名称和Brodmann分区名称[23]。

二、结 果

(一)行为结果

在三个实验中分别对时间任务与非时间任务进行比较分析。实验一中,时间任务的错误率(16.86±6.98%)和颜色任务的错误率(5.06±2.51%)差异显著,

t(14)=6.119,p<0.001。时间任务的反应时(400.50±61.76ms)和颜色任务的反应时(406.74±72.14ms)没有显著差异,t(14)= 0.526,p>0.05。

实验二中,时间任务的错误率(9.39±7.31%)和音调任务的错误率(9.47±7.14%)没有显著差异,

t(17)= 0.037,p>0.05。时间任务的反应时(394.53±98.14ms)和音调任务的反应时(419.28±134.99ms)没有显著差异,t(17)= 1.340,p>0.05。

实验三中,时间任务的错误率(19.44±11.46%)显著高于位置任务的错误率(4.20±6.79%),t(11)=4.525,p<0.05;时间任务的反应时(444.39±92.95ms)和位置任务的反应时(452.39±85.79ms)没有显著差异,t(11)= 0.350,p>0.05。

(二)ERP结果

实验一视觉时间任务和颜色任务诱发的ERP成分是有差异的(图1a)。时间任务诱发明显的N1、

P2和CNV。负波N1的波峰位于约120ms处,主要分布于额叶;随后为正波P2,波峰位于约198ms处,主要分布于中央、顶叶;最后诱发CNV成分,其始潜时(CNV上升阶段与X轴的交点)位于大约

268ms处,约300ms时CNV停止上升趋于平缓,其主要分布于额叶。颜色任务则诱发了N1(120ms)、

P2(198ms)、N2(310ms)、P3(380ms)和LPC(后正成分)。比较两种任务诱发ERP波形可知,视觉时间

任务其实也诱发N2、P3和LPC,这三种成分与CNV叠加在一起了。分别以N1和P2成分的峰值和潜

伏期为因变量,作2(任务类型)×15(电极点)重复测量方差分析。注意条件主效应均不显著(ps>0.05),任务类型与电极的交互作用均不显著(ps>0.05)。分别以200~250ms、250~300ms、300~400ms和400~540ms时间窗ERP平均波幅为因变量,作2(任务类型)×15(电极点)重复测量方差分

析(表1)。由表1可知,250ms后时间任务与颜色任务诱发ERP波幅差异显著(ps<0.05),时间任务

诱发更为负走向的波形;电极点平均波幅主效应显著(ps<0.05),主要表现为顶叶诱发正波的波幅最

大。在300~400ms任务类型×电极点的交互作用显著(p<0.05),进一步简单效应检验可知,两种类

型的任务诱发ERP在F3电极差异达到边缘显著,t(14)=3.856,p=0.07。其余电极点两种任务差异均

显著,t(14)=4.704~21.121,p=0.000~0.048。在400~540ms任务类型×电极点的交互作用显著(p<0.05),进一步简单效应检验可知,两种类型的任务诱发ERP在F3电极差异达到边缘显著,t(14)=

图1 视觉、听觉和触觉时间任务与非时间任务

(颜色、音调和位置)诱发ERP总

平均图及其差异波图示

4.204,p=0.06。其余电极点两种任务差异均显著,

t(14)=6.285~41.973,p=0.000~0.025。对该差异波

的电压地形图进行分析可知(图2a),在大约200~300ms时,其最大波幅主要位于额叶前部,大约300ms后,其最大波幅主要位于中央-顶叶区。对时间任务诱

发ERP减去颜色任务诱发ERP的差异波进行分析可

知,在大约200ms时开始出现负向差异波。实验二听觉时间任务与音调任务诱发波形相似,均

包括N1、P2和CNV(图1b)。与实验一不同,实验二只能

隐约辨认叠加在CNV中的N2、P3。负波N1的波峰位于

约100ms处,主要分布于额叶;随后为正波P2,其波峰位

于约170ms处,主要分布于中央、顶叶;最后诱发CNV成

分,其始潜时位于大约190ms处,波幅在大约300ms时开

始趋于平缓,主要分布于额叶。实验二的分析方法同实

验一,分别以N1和P2成分的峰值和潜伏期进行分析,任务类型主效应均不显著(ps>0.05),任务类型与电极的

交互作用均不显著(ps>0.05)。分别对200~250ms、250~300ms、300~400ms和400~540ms时间窗ERP平均

波幅进行分析(表1)。由表1可知,200ms后时间任务与

音调任务诱发ERP波幅差异显著(ps<0.05),时间任务

诱发更为负走向的波形;电极点主效应显著(ps<0.05),主要表现为额叶-中央区诱发负波的波幅最大。对时间

任务诱发ERP减去音调任务诱发ERP的差异波进行分

析可知,在大约200ms时开始出现负向差异波。对该差

异波的电压地形图进行分析可知(图2b),大约200~300ms时,其最大波幅主要位于额叶-中央区,在大约

300ms以后,其最大波幅主要位于中央-顶叶区。

图2 视觉、听觉和触觉差异波(时间任务-非时间任务)在200~600ms内每隔100ms的电压地形图

表1 视觉、听觉和触觉不同任务类型(时间,非时间)ERP平均波幅的方差分析结果

任务类型

F p

电极点

F p

任务类型×电极点

F p视觉

200 250ms 3.158 0.097 0.458 0.602 1.110 0.363250 300ms 4.686 0.048* 5.119 0.016* 1.471 0.210300 400ms 13.123 0.003** 9.606 0.000*** 4.031 0.005**

400 540ms 19.309 0.001** 9.530 0.000*** 3.436 0.013*听觉

200 250ms 4.691 0.045* 33.261 0.000*** 0.806 0.489250 300ms 5.984 0.026* 36.591 0.000*** 0.853 0.465300 400ms 7.796 0.013* 47.830 0.000*** 0.879 0.446400 540ms 8.743 0.009** 69.560 0.000*** 1.838 0.148

触觉

200 250ms 2.153 0.170 0.989 0.000*** 1.914 0.165250 300ms 4.161 0.066 9.132 0.000*** 1.205 0.323300 400ms 8.179 0.016* 7.365 0.000*** 1.515 0.238400 540ms 10.580 0.008** 5.788 0.001** 3.248 0.028*

实验三触觉时间任务和位置任务诱发相似的波形(图1c),正波P1的波峰位于约122ms处,主要分布

于顶叶;紧接着为 N1(160ms),主要分布于颞叶;然后为P2(220ms),主要分布于顶叶;紧接着为 N2(250ms),主要分布于前额叶;P3(310ms)主要分布于顶叶;最后为一类似CNV的负走向成分,该成分在大

约300ms时开始负走向,在大约400ms时波形趋于平稳,主要位于顶叶。实验三的分析方法与以上两实验

分析方法相同,分别对N1和P2成分的峰值和潜伏期进行分析,任务类型主效应均不显著(ps>0.05),任务类型与电极的交互作用均不显著(ps>0.05)。分别对200~250ms、250~300ms、300~400ms和400~540ms时间窗ERP平均波幅进行分析(表1)。由表1可知,250~300ms时,任务类型的主效应达到边缘显

著(p=0.066),300ms后时间任务与音调任务诱发ERP波幅差异显著(ps<0.05),时间任务诱发更为负走

向的波形;200ms后电极点的主效应均显著(ps<0.001),主要表现为中央-顶叶区诱发正波的波幅最大。

400~540ms时,任务类型×电极点的交互作用显著,进一步简单效应检验可知,任务类型差异显著的电极

主要位于中央-顶叶区域,前额叶区域电极差异不显著(F3、F4、Fz、C3)(ps>0.05)。对时间任务诱发ERP减去音调任务诱发ERP的差异波进行分析可知,在大约200ms开始出现负向差异波。对该差异波的电压

地形图进行分析可知(图2c),大约200ms后,其最大波幅主要位于中央-顶叶区。(三)sLORETA结果

在实验一视觉实验中,采用sLORETA对T-C差异波的400~540ms时间窗平均波幅进行溯源分

析。图3a显示了时间任务比颜色任务更加激活的大脑区域。表2列举了这些区域的解剖名称和 MNI坐标,额叶激活区域有前辅助运动区(PreSMA)、额上回(SuperiorFrontalGyrus)和背外侧前额叶皮质

(DLPFC),顶叶激活区域有顶上小叶(SuperiorParietalLobule)和顶下小叶(InferiorParietalLobule),枕叶激活区域有楔叶(Cuneus)。

表2 视觉时间任务比颜色任务更加激活的区域名称及 MNI坐标

解剖结构 大脑半球 MNI坐标

额叶

前辅助运动区(BA6) L 6,14,65R 7,14,65

额上回(BA8) L 15,35,55R 24,26,55

背外侧前额叶皮质(BA9) L 32,38,28R 35,38,39

顶叶

顶上小叶(BA7) L 19,57,65 顶下小叶(BA40) L 53,54,44枕叶

楔叶(BA19) L 8,94,22R 10,94,23

图3 视觉、听觉和触觉差异波(时间任务-非时间任务)的分布源定位

pSMA-前辅助运动区,SPL-顶上小叶,SFG-额上回,DLPFC-背外侧前额叶皮质,Pcn-楔前叶,ITG-颞下回,

MFG-额中回,STG-颞上回,MTG-颞中回。

在实验二听觉实验中,采用sLORETA对T-P差异波的400~540ms时间窗平均波幅进行溯源

分析。图3b显示了时间任务比音调任务更加激活的大脑区域。表3列举了这些区域的解剖名称和

MNI坐标,额叶激活区域有前辅助运动区,顶叶激活区域有楔前叶(Precuneus),颞叶激活区域有颞上

回(SuperiorTemporalGyrus)、颞中回(MiddleTemporalGyrus)和颞下回(InferiorTemporalGyrus)。表3 听觉时间任务比音调任务更加激活的区域及 MNI坐标

解剖结构 大脑半球 MNI坐标

额叶

前辅助运动区(BA6) L 5,10,69R 5,9,69

顶叶

楔前叶(BA7) L 10,65,61R 5,65,65

颞叶

颞上回(BA22) L 59,0,2 颞中回(BA21) L 59,22,12颞下回(BA20) L 60,9,23

表4 触觉时间任务比位置任务更加激活的区域及 MNI坐标

解剖结构 大脑半球 MNI坐标

额叶

前辅助运动区(BA6) L 6,5,65R 6,5,63

额中回(BA10) R 42,45,15 额下回(BA47) R 50,45,10顶叶

顶上小叶(BA7) R 39,61,52 顶下小叶(BA40) R 43,62,52颞叶

颞上回(BA38) R 50,16,16 颞中回(BA21) R 51,10,30

在实验三触觉实验中,采用sLORETA对T-S差异波的400~540ms时间窗平均波幅进行溯源分

析。图3c展示了时间任务比位置任务更加激活的大脑区域。表3列举了这些区域的解剖名称和 MNI坐标,额叶激活区域有前辅助运动区、额中回(MiddleFrontalGyrus)和额下回(InferiorFrontalGy-rus),顶叶激活区域有顶上小叶和顶下小叶,颞叶激活区域有颞上回和颞中回。

三、讨 论

(一)视、听、触时间知觉的进程

对视觉、听觉和触觉的时间任务与非时间任务的比较可以知道,早期成分(N1和P2)两种任务的差

异均未达到显著性。这说明在这些早期成分阶段,时间任务与非时间任务可能处于相同的加工中,如特

征察觉等。在这些阶段认知系统需要对客体的特征进行察觉,为选择任务相关的特征进行注意做准备。各个通道的时间任务与非时间任务所诱发ERP相分离的时间点存在差异,主要表现在视觉时间任

务与颜色任务在250ms左右其差异开始显著;听觉时间任务和音调任务在200ms左右其差异开始显

著。同时视觉CNV的始潜时约为268ms,听觉CNV的始潜时约为190ms。可见视觉与听觉注意开始

参与加工时间信息的分界点与CNV的始潜时较为接近。触觉诱发波幅较大的P3,时间知觉诱发CNV与P3、LPC叠加在一起并未形成明显的负波。触觉时间任务和空间任务在300ms左右其差异开始显

著,恰好与CNV成分开始负走向的时间点(300ms)接近。以前的研究认为CNV与时间信息加工密切

相关[24-26]。本研究则证明了CNV可以作为反映不同通道时间知觉过程的指标。(二)视、听、触时间知觉的源定位

时间任务诱发ERP减去非时间任务诱发ERP可以得到时间知觉相关的差异波,对差异波的电压

地形图分析,发现视觉、听觉和触觉实验的差异波分布相似,均主要位于中央-顶叶区。采用sLORE-TA对以上差异波进行定位,发现不同通道的时间知觉激活皮质脑区存在以下特点。

(1)视觉、听觉和触觉时间知觉均激活了前辅助运动区。其他研究也证明辅助运动区在视觉[16]、听觉[17]和触觉[27]的时间判断任务中被激活。可见辅助运动区在不同的实验范式与通道中均被激活,是特异的计时系统。

(2)三个通道的时间知觉均激活了额-顶回路。在以前的功能性磁共振研究中,视觉[16]与听觉[28]

时间知觉均激活了额叶和顶叶的部分区域。所以额-顶回路是不同通道时间知觉的神经基础,为分布

网络计时机制提供证据。(3)不同感觉通道的时间知觉存在通道特异的区域。视觉、听觉和触觉信息的感觉加工区分别为枕

叶、颞叶和前顶叶(AnteriorParietalCortex)。本研究中视觉时间知觉激活了枕叶,听觉时间知觉激活

颞叶,触觉时间知觉激活顶叶。这些结果说明时间知觉也存在任务依赖的计时机制。但是本研究发现

触觉时间知觉也激活颞叶,以前的研究曾报告视觉时间知觉激活了颞叶[16],这可能是由于被试运用听

觉表象(auditoryimagery)复述的结果[13]。由以上的讨论可知,特异化计时模型、分布网络计时模型和局部任务依赖的计时模型均能解释本研

究的部分结果,但是并不能形成一个有机的理论,合理地解释本研究的所有结果。(三)时间知觉双加工模型的解释

黄希庭等[7,14-15]提出了时间认知分段综合模型,该模型强调人类对时间的认知具有分段性,不同的

时距具有不同的表征,无论对哪一种时距的认知均受多种因素如刺激的物理特征、认知因素和人格特征

等的影响。在时间认知分段综合模型的理论框架下,黄希庭和陈有国[29]根据事件相关电位、时频分析

以及相关的时间知觉研究,提出了时间知觉双加工模型,该模型能够合理地对本研究的结果给出解释。图4为时间知觉双加工模型的神经回路图示,时间知觉双加工模型认为时间知觉是动态性的,在非

注意条件下为自动加工,在注意条件下包含自动加工和受控加工。时间知觉的自动加工无需运用注意,是建立在感觉记忆加工的基础上的,感觉加工皮质是时间知觉自动加工的神经基础。在非注意条件下,听觉刺激的时距信息会在听觉皮质进行自动的表征,当新输入的听觉刺激的时距信息与所表征的时距

信息不一致时,就会在听觉皮质诱发失匹配负波(mismatchnegativity,MMN)。同样视觉刺激的时距

信息也会在视觉皮质进行自动的表征,视觉时距的改变会诱发改变正波(changerelatedpositiviey,

CRP)和视觉 MMN[30]。本研究要求被试注意时间信息,进行有意识的时间比较,主要表现为受控加

工,因此不再对时间知觉的自动加工进行讨论。时间知觉的受控加工是建立在注意控制加工的基础上的。其相关神经结构可以分为以下四个系

统:增益控制回路、编码加工回路、工作记忆回路和长时记忆回路。增益控制回路位于感觉加工皮质,对时距信息的选择性注意首先会增益感觉信息的加工,然后会抑制感觉信息加工并同时增益时间信息加

工[29]。所以本研究发现视时间知觉激活了枕叶,听时间知觉激活了颞叶,触时间知觉激活了前顶叶,可能是由于对时距的选择性注意时存在着增益控制加工。

图4 时间知觉双加工模型神经回路图示[29]

MT-中颞区,MST-上内颞区,IT-下颞区,PFC-前额皮质,SMA-辅助运动区,PPC-后顶皮质,MTL-内侧颞叶,ACC-前扣带皮质

时间信息在感觉加工皮质进行增益控制加工后,通过丘脑进入皮质-纹状体回路进行进一步的编

码加工。辅助运动区和纹状体是编码加工的核心结构。内侧颞叶是θ波的发生源之一,θ波由辅助运

动区传入纹状体,然后经过丘脑传导至辅助运动区,形成时间信息编码加工的神经回路。编码后的时距

信息进入前扣带回、前额叶、辅助运动区和后顶叶共同构成的时间工作记忆回路中[29]。由时间知觉双

加工模型可知,辅助运动区是时间信息编码加工回路和工作记忆回路的核心结构。时间加工中大部分

的神经信号的传递都需要经过辅助运动区,所以本研究中三个通道的时间知觉任务均激活了辅助运动区。在时间工作记忆回路中,前扣带回在注意网络中起着执行控制的作用[31],它可以向前额叶和辅助

运动区发出神经信号,调制这两个区域的激活。前额叶和辅助运动区均存在与后顶叶皮质的神经联系,后顶叶皮质途经后扣带皮质最后与前扣带皮质相连接[32]。额-顶回路可以根据邻近性、相似性、连续

性等原则进行知觉组织[33]。所以本研究中三个通道的时间知觉任务均激活了额-顶回路,可能是由于

编码后的时间信息需进入额-顶回路暂时储存,并组织成为一个整体。时距信息在额-顶回路进行短

暂的保持和复述后,最后由前额皮质进入内侧颞叶的海马结构形成长时记忆表征[34-35]。虽然本研究并未发现前扣带回、纹状体、丘脑以及海马的活动参与时间知觉过程,这是由于它们均

为皮层下结构,而采用sLORETA可能不能有效地定位皮层深处的脑结构。对于该问题我们将采用高

空间分辨率的fMRI进行探讨。综合上述,对视觉、听觉和触觉的时间知觉进行ERP研究,结果发现时间信息加工开始的时间点在

各个通道中并不一致,但均可以用CNV的出现作为指标,并且这个指标具有跨通道一致性。特异化计

时模型、分布网络计时模型和局部任务依赖的计时模型均只能解释本研究部分结果,而时间知觉双加工

模型可以对本研究的结果给出较合理的解释。

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责任编辑 曹 莉