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马尔特穆勒/fStop/Getty Images
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时间融入了我们的个人记忆。
回想一下童年从自行车上摔下来的情景，大脑会以极其详细的方式重播整个事件：瞥见前方路上湿漉漉的树叶，失重恐惧的时刻，然后是痛苦的撞击。
多亏了一些被称为时间细胞的特殊神经元，这个精确的序列已经被嵌入到记忆中。
波士顿大学大脑、行为和认知项目负责人马克霍华德说，当大脑检测到一个值得注意的事件时，时间细胞就会开始高度协调的表演。
“我们发现细胞按顺序发射，”他说。 “因此，一号牢房可能会立即开火，但二号牢房会稍等片刻，然后是三号牢房、四号牢房，依此类推。”
随着每个细胞的放电，它会在展开的体验上打上某种时间戳。 当我们恢复对经历的记忆时，即使是平凡的事情，同样的细胞也会以同样的顺序放电。
霍华德说：“如果我记得在厨房里泡了一杯咖啡，那一刻活跃的时间细胞就会被重新激活。” 它们重现了研磨机的轰鸣声、阿拉比卡咖啡的香味、新鲜杯子冒出的袅袅蒸汽——每当您唤起记忆时，您的神经元就会按顺序重播这些时刻。
这个系统似乎可以解释我们如何能够虚拟地回到过去，并播放我们生活经历的心理电影。 还有迹象表明，时间细胞在想象未来事件中起着至关重要的作用。
没有时间细胞，我们的记忆就会缺乏秩序。
在加州大学圣地亚哥分校的一项实验中，科学家们让几组人参观了校园。 这次旅行包括 11 项计划中的活动，包括在自动售货机中寻找零钱和从饮水机喝水。
之后，参与者被要求回忆他们的经历。 具有典型大脑的人倾向于按时间顺序记住事件。 但是那些海马体受损的人——海马体中有许多时间细胞——在回忆事件时不考虑事件发生的顺序。
有自己节奏的细胞
2011 年，在大鼠海马体中发现了时间细胞。2020 年，这些细胞在人脑中的存在得到证实。
但是尽管有它们的名字，时间细胞的行为并不像时钟。 它们的滴答声和滴答声似乎遵循独立于秒和分钟等单位的规则。
在任何新事件或体验开始时，时间细胞都会像爆米花粒碰到热油一样燃烧。 这会快速连续地创建大量时间戳。 霍华德说，随着时间的流逝，射击的频率越来越低。
“序列不会以相同的速度展开，”他说。 相反，每次触发之间的间隔越来越大，留下的时间戳越来越少。 霍华德说：“实际上，随着时间的推移，你辨别时间的能力会下降。”
目前尚不清楚大脑如何准确决定要记下多少个时间戳，或者它们应该相隔多远。 但霍华德是相信它需要数学方法的科学家之一。
霍华德说，时间细胞似乎保持对数时间线，这使它们能够以压缩形式表示时间。 他认为大脑还使用一种称为拉普拉斯变换的数学工具在真实世界的神经元放电和它们在记忆中的表现之间导航。
霍华德和一组科学家在时间细胞的存在被证实之前设计了这种解释。 从那时起，研究表明时间细胞的实际行为与理论是一致的。
“目前为止一切顺利，”霍华德说。
但即使是时间的数学方法也会受到生物变化的影响。
有证据表明，与其他神经元一样，时间细胞的行为会受到情绪等因素的影响。 当我们经历一个激烈或可怕的事件时，大脑似乎比在平凡的经历中留下更多的时间戳。 这可能就是跳伞者倾向于高估记忆中自由落体持续时间的原因。
霍华德说，时间细胞网络甚至可以根据需要延长或压缩时间。
霍华德认为这就是我们能够识别单词的方式，即使它说得非常慢。 例如，想象一下听到 s…e…v…e…n 这个词在几秒钟内伸展开来。
“你可以很好地认出这是七个，因为音节的相对形状是相同的，”霍华德说。 不同之处在于音节的持续时间，这是时间细胞网络可以调整的。
对大脑来说，时间和地点是相连的
当然，时间细胞不能单独工作。
它们只是大脑组织情景记忆系统的一部分，情景记忆是“我们个人的以自我为中心的记忆——发生在我身上的事情、地点和时间，”纽约大学比格斯神经科学教授 György Buzsáki 博士说。
情景记忆是针对事件和经历的。 它们不同于处理想法和事实的语义记忆，比如你朋友的宠物雪貂的名字。
时间细胞跟踪 什么时候 在情景记忆中。 同时，另一组称为位置细胞的细胞会跟踪 在哪里 情节发生时你在场。
这两种类型的细胞最初都是在海马体中发现的，海马体是大脑中负责记忆和导航的区域。 最近，在其他大脑区域也发现了它们。
Buzsáki 说，位置细胞和时间细胞都不像它们的标签所暗示的那样简单。 例如，如果大脑关注的是地点而不是时间，时间细胞可能表现得像位置细胞。
“我们有一篇科学论文表明，如果你愿意，100% 的神经元可以是位置细胞，100% 可以是时间细胞，这取决于你如何设置实验，”Buzsáki 说。
因此，人们经常在谈话中互换使用时间和距离是有道理的，Buzsáki 说。 问某人到下一个城镇有多远，他们可能会说十英里或十分钟车程。
但 Buszaki 说，时间细胞的概念本身存在一个更大的宇宙问题。
“大脑不会产生时间，”他说。 “此外，大脑无法感知时间，因为它是非物质的。”
根据爱因斯坦的说法，时间是一种幻觉。 而且，无论如何，时间对大脑来说并不重要，Buzsáki 说。 重要的是检测变化和事件的顺序。
换句话说：你需要记住你听到了蛇的嘎嘎声 前 你摸到了它的毒牙。 整个体验所花费的确切时间最终并不那么重要。
这个故事是我们定期科学系列“寻找时间——穿越第四维度的旅程，了解是什么让我们打勾”的一部分。
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