大腦對於時間感的機理是什麼？

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為什麼我們在睡夢中感覺過了很久結果只是幾小時而已？為什麼感到快樂時時間會「變快」，如果掌握這種機理，人類是否可以注意到零點幾秒的差別從而對突髮狀況做出反應？比如子彈時間這種特效的實現什麼的。。

感謝邀請，最近對這方面挺感興趣，來嘗試回答一下。
所謂「時間感」，其實用更專業的心理學術語來說就是「時間知覺」。我會在下面的內容中沿用「時間知覺」這一辭彙。
不同於視知覺（哎呀這個人長的跟我初戀好像）、聽知覺（哎呀這一聽就是周杰倫的歌，快把自己舌頭咬斷了）、乃至嗅覺味覺相關的知覺體系（我靠我這笨老婆又把菜炒糊了）——時間知覺沒有一個單純的感覺器官為其提供信息，比如眼睛、耳朵、鼻子和味蕾。
大腦對於時間知覺的把握，主要是依靠對零散的感覺信息統和加工而成的，不過，的確存在一個負責時間知覺的系統。目前我們所知的與時間知覺高相關的腦區域包括一部分特定區域的腦皮質，小腦（Cerebellum），基底核（Basal ganglia），etc。

尤其要說明的是，從視覺感受器獲取線索並轉化為時間知覺的重要器官：視交叉上核（SCN）——通俗地講，這個視交叉上核，其實就是我們通常所說的「生物鐘」在生理上的具體所在。具體位置見下圖：

SCN對時間的獨特調控作用為哺乳動物所特有，其主要方法是通過視覺信息確定生物節律，來調節生物體的新陳代謝與合理行為——比如睡眠節律，睡覺時候覺得時間過得快就拜他所賜。此外，倒時差這種事兒，對SCN敏感的人來說就很困難，因為說白了就是時間知覺的意外變化導致的節律紊亂。目前已知的SCN的生物電周期是24~25小時（有個體差異），與客觀上的每日時長高度一致，這是神經系統高度進化的結果。

時間知覺可並不是只有節律一種，這種時間知覺太宏觀了，還有更微觀的。David·Eagleman在他的一篇名為「Time Brain」的論文中提過，剛剛普及電視的時候，眾多的工程師在擔憂著一個問題：長距離的線路傳遞導致的電視音畫不同步的問題。工程師們絞盡腦汁矯正音畫的同步出現，但是事實上他們發現沒必要那麼費力——就算音畫在物理上沒有同步，只要降低到一定水平，人們也不覺得看起電視來會彆扭，萬幸的是，這個數值沒有這幫工程師們預想的那麼小——對大多數人而言，音畫差距十分之一秒左右都是覺不出差異的。為了提供大腦處理信息的效率，大腦傾向於在得到某些單一類別感覺信息的時候「等一等」，就像公交司機在站台接了乘客，還會等等後面那個狂奔追車的人一樣——等全到齊了後，對信息加以統一加工和處理。這種知覺策略，本質上仍屬於時間知覺的範疇，因為是這一知覺統和與同步了並沒有同時出現的信息。負責這個工作的，是小腦，它還與節奏感與音韻感高度相關——這倆都和時間知覺有著密不可分的關係。小腦：

長的和短的都說完了，還要說說幾十秒到幾分鐘這種不長不短的時間知覺吧。一般情況下，心理學人士會這樣測驗個體的時間知覺：我們給你呈現一段時間（一般是兩個聲響之間的聲音空白），然後要求個體進行複製（自己用開關決定兩次聲音，要求盡量將原先的聲音空白等量付現）。比較典型的結果是——被試呈現的時間有長有短（廢話），圍繞著標準時間等量分布，標準的空白時間越長，這段時間復現的難度越大（還是廢話）。可是對於一些重度腦損傷的人來說，比較靠譜地去復現一段時間就變成了一個幾乎不可能完成的任務，比如帕金森症（PD）。PD其實很大程度上就是多巴胺這種神經遞質傳導不暢，一旦給予了左旋多巴治療，時間知覺方面立刻就會有好轉，這也很大程度上說明的片段時間的知覺是與神經遞質通道暢通與否高度相關的，這也恰恰能解答題主提到的另外一個小問題：為啥快樂的時候時間就過得快呢？因為神經遞質可以選擇性地影響人類和動物內在時鐘主觀上的轉動速度，比如，多巴胺拮抗劑能改變主觀時鐘的轉速，從而影響對客觀時間的知覺；而多巴胺受體激動劑也能使主觀時鐘的轉速改變，從而覺得時間過得飛快。嚴重點兒講，吸毒的，時間知覺都紊亂，一嗑藥就不知道時間長短了；現實點兒講，看paper，三分鐘也覺得漫長，度日如年；打DOTA，三小時也覺得短暫，一晃而過——說白了，是這兩種行為誘發的神經系統反應不同。學霸可以學很久，因為學霸真的學得開心。
題外話：心理疾病會不會伴有異於常人的時間知覺？沒錯。抑鬱症患者能夠相當精準地復現一段很長的時間片段，卻很容易極大程度地高估一個較短時間的長度，這說明他們長期度日如年。而躁狂症恰恰相反，他們能精確地複製短時間，卻總把長的時間片段過分低估，他們的生命中永遠都有白駒過隙的感覺。在心理諮詢極不發達的年代，為了應對這種情況，醫生直接把病人的一部分顳葉切除了——倒不抑鬱不躁狂了，可整個人變得嗜睡獃滯與麻木，情況也沒好到哪兒去，不過也間接說明了顳葉的一部分應該與時間知覺有關。

先佔坑貼論文....

Dedicated and intrinsic models of time perception
The inner sense of time: how the brain creates a representation of duration
Theme Issue 『The experience of time

時間的先後順序應該跟記憶有關。
但時間本身的快慢，我傾向於從大腦運轉角度來看。

大腦快就會覺得時間慢，大腦慢就會覺得時間快。
不過喜怒等等情緒會影響我們對一段時間長度的預期，然後再造成錯覺。

要讓人能注意到瞬間的差別，除了相應的器官非常敏銳之外，還需要人的注意力高度集中。
我認為人不太可能長時間保持緊張情緒，一時的緊張必須用一定的休息來彌補。

時間透視與時間認知分形研究 (豆瓣)

幾年前看過這本書，雖然提供的更多是觀察性而非解釋性的結論，但挺有意思的。

寫歌總會有個感覺，有時覺得tempo太快，有時又覺得太慢……甚至可以通過強行專註來改變音樂在腦中播的速度。
另外，有時我一直刷1.25倍速的視頻，習慣速度了；再切到1.25倍的音樂時一點也不覺得比平時聽的快。

所以猜測和當時的大腦細胞工作狀態有關。

機械錶利用機械振動計時，電子錶利用電學震蕩計時。人腦當然利用細胞的震動了。

細胞通過一定的工作頻率來感知時間。
如果正常狀態下振動次數為100的細胞可以感知1h。當你專註思考，或者投入的時候，大腦高速運轉，工作頻率提升，雖然同樣的1h，但實際上感受時間的細胞震動了100次以上。大腦感覺過了的時間，自然也就大於1h，於是有了時間過的快的感覺。當你無聊時也是一樣的，就不多說了。

其實不光人類用振動計時，太陽圍繞地球運轉，本身也可以看作一種振動計時。

那麼什麼是細胞的振動呢，正常情況下，我們的細胞都是按照一定的速度與外界進行物質，信息交換。這其實就可以看做一種振動。

不過，上面全是我瞎掰的...

下面有個知乎專欄，講的時間感，到現在也沒具體結論。
http://zhuanlan.zhihu.com/p/21295641?f3fb8ead20=b606d2c49dd31c9ae5c3b389b1445f92

餓