蒼蠅眼中的慢動作世界

來自專欄 科學新發現

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於慢鏡頭之下。

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，小命也就煙消雲散。我們會覺得，相對於人類漫長的一生，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家眼裡，情況也許恰恰相反。對三十多種動物進行研究之後，他發現，小型動物的時間居然過得比大型動物更慢！

凱文·希利（Kevin Healy）是都柏林大學動物學系的一名博士生，他的研究至今已經開展了兩個年頭。他注意到，人們對於動物的時間感所知甚少。然而這極其重要！要理解這一點，我們不妨把自己想像成一隻蒼蠅。

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。美味啊！你伸出口器預備猛嘬一口。突然，一片陰影出現在了你的頭頂上。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動攻擊。但你絕不會讓他得逞。在你的複眼里，蒼蠅拍的運動就好像慢動作一樣。在它擊中你的背部之前，你有充足的時間發現它，並且逃之夭夭。現在你明白為什麼調慢的時間感有助於擺脫攻擊了吧？

但怎麼才能確定蒼蠅擁有這項能力呢？想要測定動物的時間感並不容易。凱文·希利借鑒了日本神經生物學家羽倉信宏（Nobuhiro Hagura）的研究。後者於2012年對運動員身上一種常見的現象進行了探討。事實上，一些專業足球運動員和網球運動員都承認，在他們觸球的那一霎，他們通常都會覺得時間凝固了，並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，為了解釋這個現象，誕生了一種理論：我們的大腦根據來自眼睛、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。

羽倉信宏通過實驗，明確地驗證了這個理論。實驗中，他要求學生從屏幕上快速閃過的一長串字母中尋找字母A，一旦發現就觸屏示意。那些在發現字母A之前捕獲大量連續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……當凱文·希利看到羽倉的研究成果，他立刻明白自己該怎麼做了。

雖然動物無法向我們訴說它們對於時間長短的感受，但是我們可以通過一項視覺生理學參數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複雜，但測起來卻非常簡單。試想一下，你待在一個迪斯科舞廳里，一台聚光燈正有節律地閃爍著。如果每秒閃爍次數不到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發光。於是我們可以說你的臨界融合頻率是60次/秒。

雖然科學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。比如，鑒於該參數的數值會因疲勞而衰減，所以在禽畜飼養中，它成了監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量控制的話，那麼臨界融合頻率就將是一個非常理想的測量參數：一次閃爍帶來的視覺刺激相當於一個畫面。通過檢測不同動物的臨界融合頻率，凱文有了一個大發現。

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。因此對於狗來說，時間似乎流逝得更緩慢。不過和蒼蠅相比，這還算不了什麼：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，那麼是否可以認為物種的體型和它們的時間感存在直接聯繫呢？為了儘可能多地獲取數據，凱文仔細閱讀了所有相關文獻。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。然後為了確定其間的關聯性，他將這些數據導入電腦程序進行比對。

他猜對了！兩者之間存在著明確的關聯：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；短耳鴞（一種貓頭鷹）介於兩者之間，每秒鐘可以看到69個畫面。

而且凱文認為，時間感的差異並非無緣無故：松鼠作為嚙齒動物，時間在它的眼裡流逝得比貓頭鷹（以嚙齒動物為食）更慢，更有利於它在天敵追擊中逃脫。換言之，由於貓頭鷹以「慢動作」靠近，松鼠將擁有足夠的時間發現它，並開足馬力逃跑。

然而相對地，松鼠也需要為此付出許多能量……為了儘可能多地捕獲畫面，並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，從視網膜到大腦的視覺中樞。而缺了必要的能量，相關神經元就無法開展工作。

仔細分析了各種動物的能量消耗之後，凱文發現，大型動物比小型動物更節能：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，那麼將儘可能多的能量投入視覺系統能獲得更有價值的回報。相反，如果動物很笨重，那麼將能量優先提供給大腦的信息分析部門以指導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隻瞪羚，而不是嘗試去發現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境的變化而變化呢？在課堂上，一小時顯得如此之長，在玩遊戲的時候，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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