/周肖杉、蔡佳言等
為了完成“雪上1800五周轉(zhuǎn)”、“花滑四周跳”等又美又颯的動作,運動員們除了穿戴各種黑科技運動裝備和接受先進的訓(xùn)練方式外,他們對自身大腦的開發(fā)和訓(xùn)練也同樣重要。事實上,運動員們能夠完成一系列快速而精準的動作離不開大腦對時間的感知能力。
愛丁堡大學(xué)的職業(yè)棒球教練邁克·哈爾發(fā)現(xiàn)頂尖的棒球運動員在球靠近棒子的一瞬間能夠明顯感受到球變慢了,也就是在那一瞬間運動員感受到時間變慢了;把子彈時間的擊球變成慢動作,自然能更好地判斷擊球位置、精準調(diào)整身體姿勢從而一擊即中。大腦時間感知背后的生理和物理機理是什么?是什么導(dǎo)致了個體間的時間感知差異?大腦時間感知有什么實際應(yīng)用?以下將為您一一揭曉。
你是否想過為什么自己總是打不到蒼蠅?這是因為蒼蠅和人感受時間的快慢不同——蒼蠅感受到的時間流逝更慢,人的動作在蒼蠅看來就像是慢動作,所以蒼蠅有足夠的時間躲閃。那我們該如何定量地描述動物時間感知能力呢?研究人員多采用臨界閃爍融合頻率(critical fusion frequency, CFF)。CFF是個體能看到的光閃爍的最大頻率,超過此頻率則看到閃爍感覺會消失,從而產(chǎn)生穩(wěn)定光亮的感覺。光閃爍的最大頻率與動物每秒能夠捕捉的畫面數(shù)量有關(guān),捕捉畫面的能力又與動物對時間感知的能力相關(guān)。因此,我們可以用CFF值定量化描述生物的時間感知能力——CFF值越大,每秒鐘處理圖像的速度越快,對時間的感知越慢。
人類自身不同的個體間也存在著CFF差異。比如嬰兒、成年人和老人之間對時間的感知也是不同的,一般而言,很多人都覺得年紀越大時間過得越快,這背后其實是有一定的科學(xué)依據(jù)的。比如一項最新研究認為,隨著我們年齡的增長,我們大腦的成像速度就會減慢,從而導(dǎo)致了時間感知的加速。具體來說,因為嬰兒的眼睛比成年人眼睛移動的頻率快得多,處理圖像的速度也比成年人更快,而老年人在相同時間內(nèi)處理圖像的效率則要比年輕人低很多,這導(dǎo)致我們的心理會產(chǎn)生變化,認為年老以后時間會過得更快。
除了這種年齡上造成的不同時間感知之外,還有一些人們?nèi)粘V杏龅降捏w驗也可能造成人們對時間認知的差異。比如當你在乘坐過山車時,是否感覺短短的幾分鐘的時間讓你度日如年?這其實是人在緊張、恐懼、痛苦等情形下產(chǎn)生的一種時間錯覺。為了解釋這個問題,神經(jīng)科學(xué)家戴維·伊格爾曼做了個有趣的實驗,他讓受試者在游樂場的15層樓高的設(shè)備上突然自由落體,最終落到距離地面約30米左右的緩沖網(wǎng)上。在受試者墜落的過程中,他會要求他們盯著一個計時器,這個計時器上的數(shù)字會閃爍得比正常速度快很多。因此如果受試者真的在下落的過程中對時間的感知變慢的話,他們就可以看見計時器上的數(shù)字。但是結(jié)果是沒有一個受試者看清了計時器上的數(shù)字,但是當詢問他們對下落時間的估計時,幾乎所有受試者所估計的時間都比他們的實際用時2.6秒多了整整兩倍左右。因此,伊格爾曼認為當人處于緊張、恐懼、痛苦等情形下時,他們所感受的“時間變慢”只是他們的大腦對意識的主觀加工,而并不是實際上的時間感知變慢??梢哉f,時間不會為任何人放慢腳步。
那么我們究竟能否隨心所欲地控制個人的時間感知呢?比如我們都能感受到情緒對于我們時間感知的影響很大,那些快樂愉悅的時光總是那么短暫,而那些令人沉悶的時光總是遙遙無期。因此我們肯定希望能夠通過一些方式來讓那些快樂的時光更久一點,而讓那些痛苦的日子早早結(jié)束。
基于此,科學(xué)家已經(jīng)在尋找如何隨心所欲控制時間感知的方法,盡管目前人們還未完全解開時間之謎,但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些方法可以幫助人們改變時間感知。比如如今有研究者發(fā)現(xiàn),通過一些藥物類的刺激來影響我們的多巴胺系統(tǒng),可能可以改變?nèi)藗兊臅r間感知。比如通過服用可卡因、咖啡因等刺激品能夠使我們覺得時間過得快,而大麻之類的鎮(zhèn)靜劑則會使我們覺得時間過得很慢。此外,除了這種藥物刺激的方式,我們也可以通過冥想或者心流等方式,讓自己處于一種忘我的境界中,即當你能夠沉浸式地投入到一項工作中,達到了一種亢奮享受的狀態(tài),從而忘記了時間。比如對于很多人來說在健身房跑半小時的步是一個漫長而且難熬的過程,因此便可以通過循環(huán)播放自己最喜歡聽的歌或者在跑步時放空自己,去思考今天做過的事情,以及自己的一些未來計劃或者愿景等等使整個身心跳脫出來,從而忘記了時間,這時候你就會發(fā)現(xiàn)其實半小時并沒有很漫長。因此,總結(jié)來說,一種更好地改變?nèi)藗儗τ诋斚聲r間感知的方法,是他們正在做的事情和做事時的心情,而這當中情緒和注意力會起到關(guān)鍵作用。
CFF差異為一些生活中的現(xiàn)象提供了解釋,然而這些理論只是闡釋了時間感知的差異,但并不能更深入地解釋“時間”或是“感知”的機制。對于“時間是主觀意識還是客觀存在”、“感知的過程能否被分解為更為細致的組成”這樣的問題,僅僅依賴人主觀感受的行為實驗,恐怕難以取得令人信服的答案。物理學(xué)中時間的尺度,向宏觀和微觀兩個方向不斷拓展,已經(jīng)遠遠超出人所能感受的范圍,而對人的感知的神經(jīng)科學(xué)研究,也從行為尺度不斷向微觀行進,順著組織、器官、神經(jīng)元、神經(jīng)遞質(zhì)的方向一步步地尋求微觀的解釋。雖然時間感知這個問題并沒有定論,但物理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)對相關(guān)問題的研究可以為理解時間感知提供啟發(fā)。
時間的本質(zhì)一直是物理學(xué)的核心問題之一。在牛頓的時空觀中,時間是絕對的,不會隨任何外部的作用或是觀察者改變,是獨立于空間的概念。“逝者如斯夫,不舍晝夜”,在絕對時空觀中,時間不受任何干擾地永不停息地前進。時間被看作一條直線,任何物體的運動都無法對它造成扭曲。然而,光速不變的實驗現(xiàn)象打破了絕對時間的假設(shè):在新的相對論時空觀中,時間不是獨立于空間的變量,而是與參考系密切相關(guān)。時間成為了三維空間以外的另一個維度,也可以隨著速度的變快而變慢。相對論時間觀不僅為物理學(xué)提供了新的理論,還激發(fā)了人們對于時間的新的哲學(xué)思考。
相對論時空觀與絕對時空觀只有在高速或者微觀狀態(tài)下才有明顯差異。在日常生活的時空尺度下,空間和運動對于時間的影響可以忽略不計。因此,時間感知的差異性主要來源于感知的神經(jīng)機制而不是時間本身。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多種人類感覺的分子生物學(xué)機制,比如去年獲得諾貝爾獎的溫度和觸覺受體。但是科學(xué)家目前尚未發(fā)現(xiàn)感知時間的具體分子受體,不過有研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)遞質(zhì)與激素對于時間感知的影響,比如多巴胺水平的升高可能在某些情境下加快、在另一些情境下減慢我們對時間的感知。雖然人們還不是特別清楚時間感知的本質(zhì),但至少這些研究為時間感知產(chǎn)生差異的現(xiàn)象提供了分子生物學(xué)層面的解釋。
回到開頭說的高難度動作:為了達到精英水平,運動員都需要不斷提高協(xié)調(diào)能力以縮短他們的反應(yīng)時間。以下舉三個美國頂級運動員的大腦功能訓(xùn)練例子。
兩屆NBA MVP斯蒂芬·庫里的反應(yīng)時間一直很好,這在很大程度上歸功于他與教練布萊恩·佩恩長達七年的合作。佩恩在訓(xùn)練中采用的高科技設(shè)備FITLIGHT,它是一個手掌大小的光盤系統(tǒng),可以一個接一個地發(fā)光,可用于提高庫里的敏捷性、平衡性、協(xié)調(diào)性和反應(yīng)時間。FITLIGHT背后的科學(xué)原理是:讓大腦超負荷工作,這樣它就能以更快的速度處理所有事情。教練通過無線遙控器控制光盤,點亮特定的光盤組合,以指示特定的籃球動作(例如跳投、臥倒、飄球)。這些組合變得越來越困難,迫使庫里的大腦更加努力地工作,以便盡可能快地處理信息。這反過來會增強大腦,使其消化更多信息并做出相應(yīng)反應(yīng)。
另一名反應(yīng)時間達到精英水平的運動員是多倫多猛龍隊前鋒卡維·倫納德。萊納德借助頻閃眼鏡進行大量訓(xùn)練。當佩戴者進行特定的訓(xùn)練時,這些眼鏡會在護目鏡內(nèi)投射出閃爍的燈光,而這些像照相機一樣的閃光會幫助大腦在需要處理不同的視覺刺激時做更多的事情,比如在看到球飛行途中做特定的任務(wù)(例如運球或接球),同時忽視閃爍的燈光。這種類型的訓(xùn)練,被稱為頻閃感官訓(xùn)練,可以幫助大腦在視覺不受閃光燈干擾的情況下更快地處理視覺信息。
除此之外,還有其他運動員采取更激進的措施——使用能刺激運動皮層神經(jīng)元的設(shè)備。NFL的TJ Carrie是其中之一,他最喜歡的設(shè)備是耳機形狀的光環(huán),直接向大腦發(fā)送電脈沖。這些電脈沖會刺激運動皮層,即大腦中與控制和執(zhí)行自主運動有關(guān)的區(qū)域。美國滑雪隊也采取了同樣的方法。
另一個前沿領(lǐng)域是利用遺傳學(xué)塑造一個人在體育運動中表現(xiàn)出色的能力?;蛐扪a可能很快就會被用于培養(yǎng)更大、更快、更好的運動員,因為基因“對力量、肌肉大小和肌肉纖維組成(快速或慢速抽搐)、無氧閾值(AT)、肺活量、柔韌性,以及在某種程度上對耐力有很大影響”。考慮到遺傳學(xué)領(lǐng)域的進步,這種運動員在分子水平上“提高”的未來可能實際上更接近現(xiàn)實。
從前面的介紹我們知道讓大腦保持高度的專注可以讓時間的流逝變慢,大腦處理信息、協(xié)調(diào)肢體的能力變強。除此之外,人類大腦相比起地球上其他生物,還有一項神奇的認知能力——人腦可以穿越時間,思考過去、展望未來。許多人類學(xué)家和心理學(xué)家認為,人類區(qū)別于其他動物和類人猿的一種超能力就是我們懂得為未來做規(guī)劃:春天播種耕地為來年冬天儲糧、年輕時工作為退休儲蓄等等。心理學(xué)家托馬斯·薩德多夫和邁克爾·科巴利斯把我們在精神上將自己投射到未來的能力,稱為精神時間旅行。然而當今信息時代各種手機應(yīng)用、社交軟件、短視頻等帶來的信息洪流,卻正在逐漸封印我們大腦穿越時空的能力。刷微信微博抖音,讓我們沉迷在即時的精神滿足世界里,從而喪失了專注閱讀經(jīng)典作品的能力;電商微商的花樣百出的推銷、直播間轟炸式的帶貨,讓我們像洗腦式地買買買,變成“月光族”,從而喪失了為未來儲蓄的“超能力”。
在這個信息爆炸的時代,每天給自己留出一定的“去電子產(chǎn)品”的時間非常重要:可以嘗試獨處在一間干凈整潔沒有電視電腦手機的房間里,閱讀一本書,用紙和筆寫下自己的思考,讓自己進入深度思考、書人合一的狀態(tài)。相信每天堅持一小時,對提高專注力和學(xué)習(xí)效率大有裨益。
雖然我們不是頂級運動員,也不能通過黑科技訓(xùn)練做出炫酷的空中翻滾動作,但我們依然可以利用大腦神奇的時間感知機制,做時間的主人,在各自領(lǐng)域做出一番事業(yè)!