來源:新發(fā)現(xiàn)雜志
為了擺脫天敵,小動物們擁有一件秘密武器:它們眼中的世界始終處于慢鏡頭之下。
蒼蠅向來不招人待見;但必須承認,它們活得也夠慘的。
整日在垃圾堆和各種食物中飛來飛去,兩三個星期一過,小命也就煙消云散。我們會覺得,相對于人類漫長的一生,它們的壽命似乎十分短暫。
然而在一位年輕的愛爾蘭動物學(xué)家眼里,情況也許恰恰相反。對三十多種動物進行研究之后,他發(fā)現(xiàn),小型動物的時間居然過得比大型動物更慢!
凱文·希利(Kevin Healy)是都柏林大學(xué)動物學(xué)系的一名博士生,他的研究至今已經(jīng)開展了兩個年頭。他注意到,人們對于動物的時間感所知甚少。然而這極其重要!要理解這一點,我們不妨把自己想象成一只蒼蠅。
試想一下,你的觸角捕獲到濃烈的香甜氣味,嗡嗡嗡,你立刻沖向氣味的源頭——果醬。美味?。∧闵斐隹谄黝A(yù)備猛嘬一口。突然,一片陰影出現(xiàn)在了你的頭頂上。那是歹毒的人類,他想要消滅你。他正準備用他的蒼蠅拍以迅雷不及掩耳之勢發(fā)動攻擊。但你絕不會讓他得逞。
在你的復(fù)眼里,蒼蠅拍的運動就好像慢動作一樣。在它擊中你的背部之前,你有充足的時間發(fā)現(xiàn)它,并且逃之夭夭?,F(xiàn)在你明白為什么調(diào)慢的時間感有助于擺脫攻擊了吧?
但怎么才能確定蒼蠅擁有這項能力呢?想要測定動物的時間感并不容易。凱文·希利借鑒了日本神經(jīng)生物學(xué)家羽倉信宏(Nobuhiro Hagura)的研究。后者于2012年對運動員身上一種常見的現(xiàn)象進行了探討。
事實上,一些專業(yè)足球運動員和網(wǎng)球運動員都承認,在他們觸球的那一霎,他們通常都會覺得時間凝固了,并且看到自己的腳或球拍彷佛就像在慢鏡頭中那樣迎球觸擊。
20世紀60年代,為了解釋這個現(xiàn)象,誕生了一種理論:我們的大腦根據(jù)來自眼睛、耳朵和其他感覺器官的信息測定時間。一個畫面——嘀,又一個畫面——嗒……如此持續(xù)下去:大腦接收到的畫面越多,感覺上,時間流逝得就越緩慢。因此,大腦的畫面感知或許直接與時間感相關(guān)。
羽倉信宏通過實驗,明確地驗證了這個理論。實驗中,他要求學(xué)生從屏幕上快速閃過的一長串字母中尋找字母A,一旦發(fā)現(xiàn)就觸屏示意。那些在發(fā)現(xiàn)字母A之前捕獲大量連續(xù)圖像的人都非常真切地感受到,時間在這個過程中就好像被“拉長”了……當(dāng)凱文·希利看到羽倉的研究成果,他立刻明白自己該怎么做了。
汽車從我們的眼前飛速駛過,給我們留下的視覺印象并不多:對于人類來說,汽車疾駛的速度快如閃電。然而,蒼蠅卻擁有足夠的時間記錄下一連串影像。因此從蒼蠅的視角來看,汽車的運動可以分解成更多畫面,或者說,汽車的速度相對地減緩了。
雖然動物無法向我們訴說它們對于時間長短的感受,但是我們可以通過一項視覺生理學(xué)參數(shù)來確定它們接收視覺信號的快慢:臨界融合頻率(CFF)。好吧,這個名詞聽起來有些復(fù)雜,但測起來卻非常簡單。
試想一下,你待在一個迪斯科舞廳里,一臺聚光燈正有節(jié)律地閃爍著。如果每秒閃爍次數(shù)不到60次,你就能看到這些閃爍。如果超過60次,你的感官就會將這些閃爍融合,你就會感到聚光燈在持續(xù)發(fā)光。于是我們可以說你的臨界融合頻率是60次/秒。
雖然科學(xué)家已測得許多動物的臨界融合頻率,但直到目前,他們在研究中也只是間接使用過這項參數(shù)。
比如,鑒于該參數(shù)的數(shù)值會因疲勞而衰減,所以在禽畜飼養(yǎng)中,它成了監(jiān)控禽畜舒適度的一個指標。而在凱文之前,任何人都沒想過要用它來作為時間感的指標!但是,如果我們對時間的感知是由到達大腦的畫面數(shù)量控制的話,那么臨界融合頻率就將是一個非常理想的測量參數(shù):一次閃爍帶來的視覺刺激相當(dāng)于一個畫面。通過檢測不同動物的臨界融合頻率,凱文有了一個大發(fā)現(xiàn)。
動物的時間感與它們大腦每秒鐘所能捕獲的畫面數(shù)量有關(guān)。根據(jù)這個理論,凱文·希利只需測量相關(guān)指標,就能知道每種動物過得快還是慢。為了獲取這一數(shù)據(jù)(以蒼蠅為例),研究人員用閃爍的光源對其進行照射,然后通過連在其眼睛上的電極
前文提到,人類每秒鐘最多可以感受到60次閃光,而狗眼能捕捉80次。因此對于狗來說,時間似乎流逝得更緩慢。不過和蒼蠅相比,這還算不了什么:蒼蠅的臨界融合頻率可達到250次/秒!既然蒼蠅比狗小,狗比人小,那么是否可以認為物種的體型和它們的時間感存在直接聯(lián)系呢?為了盡可能多地獲取數(shù)據(jù),凱文仔細閱讀了所有相關(guān)文獻。從鯽魚到人類,他一共記下了三十多種脊椎動物的臨界融合頻率及它們的體重。然后為了確定其間的關(guān)聯(lián)性,他將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦程序進行比對。
隨著實驗持續(xù)進行,研究人員逐漸加大每秒鐘的閃爍次數(shù),直到波形曲線最終變?yōu)橐粭l直線 2 。這樣,研究人員就能準確獲得其“臨界融合頻率”,即個體每秒鐘所能分辨的最大閃爍次數(shù)。物種的臨界融合頻率越高,其所感知的時間流逝就越慢。
他猜對了!兩者之間存在著明確的關(guān)聯(lián):動物的體重越輕、體型越小,它的臨界融合頻率就越高。小巧的加利福尼亞金背黃鼠(Spermophilus lateralis,一種松鼠)體重僅有200克,它每秒鐘能看到119個畫面;龐大的棱皮龜重達350千克,它每秒鐘只能看到14個畫面;短耳鸮(一種貓頭鷹)介于兩者之間,每秒鐘可以看到69個畫面。
而且凱文認為,時間感的差異并非無緣無故:松鼠作為嚙齒動物,時間在它的眼里流逝得比貓頭鷹(以嚙齒動物為食)更慢,更有利于它在天敵追擊中逃脫。換言之,由于貓頭鷹以“慢動作”靠近,松鼠將擁有足夠的時間發(fā)現(xiàn)它,并開足馬力逃跑。
動物的體型越小,其時間感就越是偏慢。在重達350千克的巨大棱皮龜眼中,時間流逝有如白駒過隙,比人類所感知的時間快4倍。相反,對于松鼠和蒼蠅來說,時間會被拉長。人類眼里的一秒鐘是松鼠的兩秒鐘,更是蒼蠅的4秒鐘!
然而相對地,松鼠也需要為此付出許多能量……為了盡可能多地捕獲畫面,并將這些畫面迅速傳遞到大腦,個體必須動員整個視覺感受系統(tǒng),從視網(wǎng)膜到大腦的視覺中樞。而缺了必要的能量,相關(guān)神經(jīng)元就無法開展工作。
仔細分析了各種動物的能量消耗之后,凱文發(fā)現(xiàn),大型動物比小型動物更節(jié)能:即使在休息的時候,加利福尼亞金背黃鼠耗費的能量也比棱皮龜多出將近8倍!如果動物很輕很小,那么將盡可能多的能量投入視覺系統(tǒng)能獲得更有價值的回報。
相反,如果動物很笨重,那么將能量優(yōu)先提供給大腦的信息分析部門以指導(dǎo)行動將是更好的選擇。就好像獅子,如果它能夠想出好辦法悄無聲息地接近一只瞪羚,而不是嘗試去發(fā)現(xiàn)暴露獵物逃跑意圖的細微動作,那它就更有機會飽餐一頓……
可這一理論對人類也適用嗎?那又如何解釋我們的時間感會隨著年齡和環(huán)境的變化而變化呢?在課堂上,一小時顯得如此之長,在玩游戲的時候,一小時又顯得如此之短!“別急,”凱文·希利回答,“這方面的研究才剛剛開始……”
撰文 Anne Lefèvre-Balleydier
編譯 蘇迪
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