时间知觉是生物行为的重要组成部分，涉及预测、决策、学习与运动控制等高级功能。传统理论认为，大脑可能存在专门的内部“神经时钟”或节律结构，用于在秒级或分钟级时间尺度上产生表征。然而，在诸多时间估计任务中，动物往往伴随出现大量重复性、刻板化的行为模式，如连续按压杠杆、节律性步伐移动等。长期以来，这些行为被视为“附带动作”或“刻板行为”，其功能意义并不明确。
华东师范大学生命科学学院金鑫团队的最新研究发现，动物在等待事件发生时出现的重复小动作，其实并不是为了“打发时间”，而是大脑用来计时的关键机制。这一发现颠覆了传统认为大脑依靠独立“神经时钟”的观点，为理解时间感知、动作控制以及相关神经疾病提供了全新视角，研究成果发表于《Science Advances》。
我院金鑫教授研究团队在Science Advances上发表研究成果
在这项研究中，实验中的小鼠被训练在约30秒后获得奖励。等待过程中，它们会自然产生节律性的连续按压行为。研究团队使用光遗传技术精准调控小鼠在等待奖励时的行为模式，他们发现短暂阻断这些重复动作，例如按压杠杆，小鼠对时间的判断便会向后推迟——它们“以为”30秒尚未到达；反之，当通过刺激运动相关的丘脑区域增加这些动作时，小鼠会更早停止，表现出“时间到了”的提前判断。定量的分析发现，时间判断的偏移程度与被减少或增加的动作数量高度线性相关。
图1. 光遗传学抑制等待过程中的刻板行为延后时间判断
传统地，多巴胺系统长期被视为大脑的“时间调节器”。但本研究显示多巴胺活动主要反映动作，而非时间本身。只有在多巴胺操作显著改变小鼠行为时，时间判断才会发生改变。因此多巴胺并不是直接在‘拨快或拨慢’内部时钟，它影响的是动作，而动作才是真正的计时单位。研究团队构建了一个以运动为核心的新大脑计时模型：每一次动作被当成计时的“脉冲”，累积到一定阈值后动物就会停止行为。该模型成功再现了所有实验结果，为理解时间计算提供了一种更贴近行为本质的框架。
图2. 文章新提出的以动作为脉冲的大脑“行为整合式”计时模型
本研究提出的“行为整合式计时”观点重新定义了时间知觉研究的理论基础，提示时间估计依赖于动物自身的行为事件，而非独立的神经振荡结构，为理解大脑如何在无秒表情况下“计算时间”提供了新框架。这项发现不仅重写了时间感知的经典理论，也可能有助于解释为何诸如帕金森病等运动障碍疾病具有明显的时间判断缺陷，并可能进一步应用于人工智能和机器人时间控制等领域。也许我们需要重新思考，大脑“计时”究竟意味着什么。
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