文献阅读：灵长类动物腹侧运动前皮层时间感知过程中的情境神经动力学

Contextual neural dynamics during time perception in the primate ventral premotor cortex

（汪婕妤 西南大学心理学部 时空认知实验室）

时间感知如何适应不同认知任务的需求，是神经科学中的一个核心问题。本研究探讨了灵长类腹侧前运动皮层（ventral premotor cortex, VPC）在时间信息处理中的角色，特别是在时间间隔比较任务（TICT）和时间间隔分类任务（TCT）中的神经编码机制。

实验一为时间间隔比较任务（TICT），要求动物比较两个连续呈现的时间间隔的长度。每个trial开始时，一个机械探针会下降压住猴子被固定的右手指尖（Probe-Down事件），猴子随之将其左手放在一个固定键上（Key-Down事件）。经过一个1.5至3秒的随机延迟后，呈现第一个时间间隔（int1，400-2000毫秒）。该间隔被设计为“空间隔”，即仅由开始和结束时的两个短暂脉冲标记，中间无任何感官输入。int1结束后是一个固定的2秒记忆延迟期，此后呈现第二个时间间隔（int2，同样400-2000毫秒）。int2结束后再经过一个固定的1秒决策延迟，探针升起（Probe-Up事件）作为“行动”指令，猴子需抬起手并按下两个按钮中的一个，来表明它认为int1更长还是int2更长，正确反应会获得果汁奖励。

实验二是时间间隔分类任务（TCT），要求动物将单个呈现的时间间隔分类为“短”或“长”。trial的起始阶段与TICT相同（Probe-Down和Key-Down）。随机延迟后，呈现一个由持续振荡刺激（20 Hz正弦波）构成的“填充”时间间隔（int）。在短时程背景（STR）中，int时长为50-550毫秒，分类阈值为300毫秒；在长时程背景（LTR）中，int时长为330-1170毫秒，分类阈值为750毫秒。这两个背景在不同的实验会话中单独进行。间隔结束后是一个固定的2秒决策延迟，随后探针升起，猴子需按下对应“短”或“长”的按钮来报告其分类决策。值得注意的是，同一个物理时长（如400毫秒）在STR中被视为“长”，而在LTR中则被归类为“短”，这迫使大脑根据任务上下文进行相对性的类别判断。

通过电极记录VPC区域的神经元活动，共记录了TICT任务中702个神经元，TCT任务中短时程（STR）和长时程（LTR）分别132和47个神经元。

研究发现，VPC神经元在两种任务中均表现出高度异质性的响应模式。在TICT中，神经元活动与时间间隔呈线性参数关系，即在间隔结束时群体活动能够参数化地编码时间长度。而在TCT中，神经元活动则分化为两类明显不同的动态模式，分别对应“短”和“长”两个类别。这种分类编码在决策延迟期间仍得以保持。

通过主成分分析（PCA）进一步揭示，TICT中群体动态在状态空间中呈线性轨迹，最终位置与时间长度成正比；而在TCT中，动态则根据类别明显分离，即使物理时间相同，行为分类不同也会导致不同的神经表征。此外，在工作记忆延迟期间，VPC仍能保持这种任务依赖的表征：TICT中保持参数化编码，TCT中保持分类编码。

这些结果表明，VPC能够根据任务需求灵活调整其编码策略——在需要精确比较时采用线性参数编码，在需要分类判断时采用分类编码。这种上下文依赖的神经动态扩展了我们对VPC功能的理解，表明其不仅参与多感官整合，还在时间信息的抽象表示和维持中发挥关键作用。

本研究首次在非人灵长类中直接将VPC与时间判断加工联系起来，为其在时间感知、工作记忆乃至语言处理中的潜在作用提供了神经基础。未来的研究可进一步探索VPC与其他脑区（如前额叶皮层、基底节）在时间信息加工中的交互机制。

参考文献：

Díaz, H., Bayones, L., Alvarez, M., Andrade-Ortega, B., Valero, S., Zainos, A., Romo, R., & Rossi-Pool, R. (2025). Contextual neural dynamics during time perception in the primate ventral premotor cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(6), e2420356122. https://doi.org/10.1073/pnas.2420356122