为了摆脱天敌,小动物们拥有一件秘密武器:它们眼中的世界始终处于慢镜头之下。

苍蝇向来不招人待见;但必须承认,它们活得也够惨的。整日在垃圾堆和各种食物中飞来飞去,两三个星期一过,小命也就烟消云散。我们会觉得,相对于人类漫长的一生,它们的寿命似乎十分短暂。然而在一位年轻的爱尔兰动物学家眼里,情况也许恰恰相反。对三十多种动物进行研究之后,他发现,小型动物的时间居然过得比大型动物更慢!

凯文·希利(Kevin Healy)是都柏林大学动物学系的一名博士生,他的研究至今已经开展了两个年头。他注意到,人们对于动物的时间感所知甚少。然而这极其重要!要理解这一点,我们不妨把自己想象成一只苍蝇。

试想一下,你的触角捕获到浓烈的香甜气味,嗡嗡嗡,你立刻冲向气味的源头——果酱。美味啊!你伸出口器预备猛嘬一口。突然,一片阴影出现在了你的头顶上。那是歹毒的人类,他想要消灭你。他正准备用他的苍蝇拍以迅雷不及掩耳之势发动攻击。但你绝不会让他得逞。在你的复眼里,苍蝇拍的运动就好像慢动作一样。在它击中你的背部之前,你有充足的时间发现它,并且逃之夭夭。现在你明白为什么调慢的时间感有助于摆脱攻击了吧?


但怎么才能确定苍蝇拥有这项能力呢?想要测定动物的时间感并不容易。凯文·希利借鉴了日本神经生物学家羽仓信宏(Nobuhiro Hagura)的研究。后者于2012年对运动员身上一种常见的现象进行了探讨。事实上,一些专业足球运动员和网球运动员都承认,在他们触球的那一霎,他们通常都会觉得时间凝固了,并且看到自己的脚或球拍彷佛就像在慢镜头中那样迎球触击。

20世纪60年代,为了解释这个现象,诞生了一种理论:我们的大脑根据来自眼睛、耳朵和其他感觉器官的信息测定时间。一个画面——嘀,又一个画面——嗒……如此持续下去:大脑接收到的画面越多,感觉上,时间流逝得就越缓慢。因此,大脑的画面感知或许直接与时间感相关。


羽仓信宏通过实验,明确地验证了这个理论。实验中,他要求学生从屏幕上快速闪过的一长串字母中寻找字母A,一旦发现就触屏示意。那些在发现字母A之前捕获大量连续图像的人都非常真切地感受到,时间在这个过程中就好像被“拉长”了……当凯文·希利看到羽仓的研究成果,他立刻明白自己该怎么做了。

汽车从我们的眼前飞速驶过,给我们留下的视觉印象并不多:对于人类来说,汽车疾驶的速度快如闪电。然而,苍蝇却拥有足够的时间记录下一连串影像。因此从苍蝇的视角来看,汽车的运动可以分解成更多画面,或者说,汽车的速度相对地减缓了。

虽然动物无法向我们诉说它们对于时间长短的感受,但是我们可以通过一项视觉生理学参数来确定它们接收视觉信号的快慢:临界融合频率(CFF)。好吧,这个名词听起来有些复杂,但测起来却非常简单。试想一下,你待在一个迪斯科舞厅里,一台聚光灯正有节律地闪烁着。如果每秒闪烁次数不到60次,你就能看到这些闪烁。如果超过60次,你的感官就会将这些闪烁融合,你就会感到聚光灯在持续发光。于是我们可以说你的临界融合频率是60次/秒。


虽然科学家已测得许多动物的临界融合频率,但直到目前,他们在研究中也只是间接使用过这项参数。比如,鉴于该参数的数值会因疲劳而衰减,所以在禽畜饲养中,它成了监控禽畜舒适度的一个指标。而在凯文之前,任何人都没想过要用它来作为时间感的指标!但是,如果我们对时间的感知是由到达大脑的画面数量控制的话,那么临界融合频率就将是一个非常理想的测量参数:一次闪烁带来的视觉刺激相当于一个画面。通过检测不同动物的临界融合频率,凯文有了一个大发现。

动物的时间感与它们大脑每秒钟所能捕获的画面数量有关。根据这个理论,凯文·希利只需测量相关指标,就能知道每种动物过得快还是慢。为了获取这一数据(以苍蝇为例),研究人员用闪烁的光源对其进行照射,然后通过连在其眼睛上的电极

前文提到,人类每秒钟最多可以感受到60次闪光,而狗眼能捕捉80次。因此对于狗来说,时间似乎流逝得更缓慢。不过和苍蝇相比,这还算不了什么:苍蝇的临界融合频率可达到250次/秒!既然苍蝇比狗小,狗比人小,那么是否可以认为物种的体型和它们的时间感存在直接联系呢?为了尽可能多地获取数据,凯文仔细阅读了所有相关文献。从鲫鱼到人类,他一共记下了三十多种脊椎动物的临界融合频率及它们的体重。然后为了确定其间的关联性,他将这些数据导入电脑程序进行比对。

随着实验持续进行,研究人员逐渐加大每秒钟的闪烁次数,直到波形曲线最终变为一条直线 2 。这样,研究人员就能准确获得其“临界融合频率”,即个体每秒钟所能分辨的最大闪烁次数。物种的临界融合频率越高,其所感知的时间流逝就越慢。

他猜对了!两者之间存在着明确的关联:动物的体重越轻、体型越小,它的临界融合频率就越高。小巧的加利福尼亚金背黄鼠(Spermophilus lateralis,一种松鼠)体重仅有200克,它每秒钟能看到119个画面;庞大的棱皮龟重达350千克,它每秒钟只能看到14个画面;短耳鸮(一种猫头鹰)介于两者之间,每秒钟可以看到69个画面。

而且凯文认为,时间感的差异并非无缘无故:松鼠作为啮齿动物,时间在它的眼里流逝得比猫头鹰(以啮齿动物为食)更慢,更有利于它在天敌追击中逃脱。换言之,由于猫头鹰以“慢动作”靠近,松鼠将拥有足够的时间发现它,并开足马力逃跑。

动物的体型越小,其时间感就越是偏慢。在重达350千克的巨大棱皮龟眼中,时间流逝有如白驹过隙,比人类所感知的时间快4倍。相反,对于松鼠和苍蝇来说,时间会被拉长。人类眼里的一秒钟是松鼠的两秒钟,更是苍蝇的4秒钟!

然而相对地,松鼠也需要为此付出许多能量……为了尽可能多地捕获画面,并将这些画面迅速传递到大脑,个体必须动员整个视觉感受系统,从视网膜到大脑的视觉中枢。而缺了必要的能量,相关神经元就无法开展工作。


仔细分析了各种动物的能量消耗之后,凯文发现,大型动物比小型动物更节能:即使在休息的时候,加利福尼亚金背黄鼠耗费的能量也比棱皮龟多出将近8倍!如果动物很轻很小,那么将尽可能多的能量投入视觉系统能获得更有价值的回报。相反,如果动物很笨重,那么将能量优先提供给大脑的信息分析部门以指导行动将是更好的选择。就好像狮子,如果它能够想出好办法悄无声息地接近一只瞪羚,而不是尝试去发现暴露猎物逃跑意图的细微动作,那它就更有机会饱餐一顿……

可这一理论对人类也适用吗?那又如何解释我们的时间感会随着年龄和环境的变化而变化呢?在课堂上,一小时显得如此之长,在玩游戏的时候,一小时又显得如此之短!“别急,”凯文·希利回答,“这方面的研究才刚刚开始……”

撰文 Anne Lefèvre-Balleydier

编译 苏迪

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来源:知乎 www.zhihu.com

作者:新发现

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