认知加工中不同时间窗的功能机制

Evidence from different paradigms indicates two critical temporal windows in temporal information processing. One is high frequency temporal window of 20-60ms. The other is low frequency temporal window of 2-3s. However, whether those time windows pointing towards the same time scale are related to each other is still unknown. The current project aims to integrate those time windows observed from diverse paradigms so as to find out whether they share a common temporal mechanism or they are fundamentally different. The project includes three parts: 1) The first part involves behavioral studies on visual and auditory temporal order perception with a focus on the high frequency temporal mechanisms; 2) The second part involves both behavioral and neuroimaging studies using different paradigms like temporal reproduction, sensorimotor synchronization, ambiguous stimuli and oddball paradigms with a focus on the high frequency temporal mechanisms; 3) The third part is trying to integrate all data from various tasks and paradigms in the high frequency and low-frequency domains, respectively. Correlational analyses, principle component analyses as well as comparisons between within-subject and between-subjects variances are used to find out whether the different time windows observed from different tasks and paradigms within each frequency domain share a common temporal mechanism.

来自不同任务和范式的研究表明，时间信息加工中存在两个关键时间窗，即20-60ms的高频时间窗和2-3s的低频时间窗。然而，这些不同任务和范式下所发现的时间窗究竟源于一种共同的时间机制还是彼此相互独立目前尚不清楚。本项目尝试在回答高频和低频时间窗各自内部的一些前沿科学问题的同时，对不同任务和范式下发现的时间窗机制进行整合分析。研究共分三部分：第一部分主要采用时序知觉范式进行不同感觉通道的高频时间机制的行为研究；第二部分主要采用时距再现、感觉运动同步、两可刺激转换和新异刺激探测范式进行不同感觉通道、反应类型及任务范式的低频时间机制的行为和神经成像研究；第三部分采用相关分析、主成分分析及变异分析方法对高频和低频时间窗的数据进行整合分析，以发现不同任务和范式下所发现的高频或低频时间窗是否共享同一时间机制。

本项目围绕时间信息加工中的两个关键时间窗，即“毫秒级”的高频时间窗和“秒级”的低频时间窗，进行了一系列行为和脑电、脑磁及功能磁共振的神经成像研究。在高频时间窗部分，一方面针对大脑半球功能的非对称性问题进行了视觉和听觉通道的时序知觉研究，一方面结合最近几年高频时间加工领域试图用脑中的神经振荡来解释主观时间知觉的趋势，增加了对同时性知觉与神经振荡频段及其相位关系的研究，同时还尝试将感知觉研究中的感觉适应范式引入时序知觉，增加了通过考察纯音时序知觉的适应效应来检验我们先前提出的时序知觉中存在“整体性加工方式”的设想。在低频时间窗部分，一方面针对感觉通道、刺激类型和大脑半球功能的非对称性进行了两可刺激转换和新异刺激探测任务的行为和脑磁图研究，一方面结合最新出现的时距知觉中的计算建模趋势，删除了感觉运动同步范式的研究以及第三部分对数据的整合性分析，集中力量增加了一系列基于时距再现范式的多个前沿性研究，具体包括：时距再现的fMRI研究；时距再现中等待时间效应的行为及EEG研究；时距再现中的序列依赖效应及其建模。上述高频和低频时间窗的系列研究都取得了丰硕成果。其中，在高频时间窗领域进行的基于神经振荡的高频时间知觉机制研究，首次原创性地发现了主观同时性知觉与Beta和Gamma频段神经振荡相位之间的关系，以及同时性阈限与神经振荡周期之间的关系，为进一步理解高频主观时间知觉的作用机制提供了新的线索和理论模型。在低频时间窗领域，研究发现了时距再现中的等待时间作用机制，为深入理解大脑内的时间加工机制提供了新的思考视角，同时还原创性地发现了时距知觉中的序列依赖效应，所提出的解释该效应的近因贝叶斯模型对未来时间知觉乃至整个感知觉领域的研究都具有引领作用。