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“前不见古人，后不见来者”，这句耳熟能详的诗句说明了在我们的大脑中，表征时间的数轴可能与表征空间的数轴类似，而且在中文语境下和英语一样是前后轴（有些语言中不是）。在后面几章探讨空间探索之间，我们先简要探讨一下研究尚不充分的时间感。
与对空间位置的研究类似，大鼠或小鼠在跑道上跑，略经训练后，海马中的特定神经元会在给定的时间段（如几分钟）结束时放电，它们就这样被称为“时间细胞”（图24.1）[1]。实际上，同很多其他特征一下，这是在一群神经元细胞中大部分较弱的偏好，有些神经元对跑的时间和距离都有记录（图24.1）[1，2]，可能还有一些同时准备喝水或者准备减速。当我们说，十分钟后就到，这是不是一个准确的估计呢？
图24.1 大鼠海马体神经元对时间和距离的编码。（A和B）两个神经元受时间影响较大，（C和D）两个神经元受距离影响较大。对于每个神经元，其放电活动都分别以时间（左图）和距离（右图）为函数进行绘制。蓝色、棕色和绿色刻度线分别代表运行速度最慢的1/3、中等速度的1/3和最快速度的1/3。在每个试验中，大鼠从迷宫中央的左右两个方向之一进入，然后在跑步机上行走，获得少量水奖励。经过短暂的延迟后，跑步机加速到预定范围内的随机速度，大鼠在原地跑步，直到跑步机自动停止并再次提供少量水奖励。随后，动物通过与进入相反方向完成试验，到达目标臂末端的水口。蓝色、棕色和绿色数字表示相应组运行速度的峰值放电率（以每秒脉冲数计）。在跑步机运行速度从最慢（顶部）到最快（底部）排序的栅格图中，行代表跑步机运行。每个神经元（A-D）左侧边缘的彩色方块对应于图E中的彩色方块。（E）每个点代表一个神经元。红线表示显著性的最小阈值。位于右上象限的点对距离和时间都有反应。位于左上象限的点仅对距离有显著影响。位于右下象限的点仅对时间有显著影响。位于左下象限的点对时间和距离都没有显著影响。位于对角线上的点距离和时间的贡献相等。
内侧内嗅皮层（Medial entorhinal cortex, MEC）[3] 和海马体[4]均参与记忆的时间框架和时间序列的形成。此外，人类的前外侧内嗅皮层（alEC）（anterolateral entorhinal cortex, 在啮齿类动物中为外侧内嗅皮层（Lateral entorhinal cortex, LEC）（图24.2））在回忆事件的时间顺序，即情节性(episodic)时间方面发挥着作用[5，6]。LEC主导着内嗅皮层对海马体齿状回中新神经元的输入（图16.1），即每个事件可能都被标记了时间，这是我们搜索记忆时常用的线索（图15.3）。
图24.2 几种哺乳动物的海马区及内嗅皮层解剖比较。(a) 大鼠（及小鼠）的海马长轴是背侧-腹侧分布，而猕猴和人类的海马长轴是后-前侧分布（anteroposterior，动物也称喙端尾端rostrocaudal)，旋转90度后一致。虽然还没有严格定义，但是背侧或者后侧更接近扣带皮层（retrosplenial cortex），腹侧或者前侧更接近杏仁核复合体（amygdaloid complex）。(b) 大鼠、猕猴、人类海马(红色) 和内嗅皮层(EC，蓝色)在大脑的分布。(c) 根据Nissl染色的小鼠、猕猴、人类海马纵切面所作的示意图。A, anterior; C, caudal; D, dorsal; DG, dentate gyrus，齿状回; L, lateral; M, medial; P, posterior; R, rostral; V, ventral。CA1与CA3基本平行，中间相对垂直的区域为CA2区，而CA3后面弯进齿状回的为CA4区。来自[7]。图15.1复用。
有研究报道，前海马对新颖刺激作出反应，而后海马对先前遇到的刺激作出反应[7]。而一项志愿者通过生活记录设备标记日常照片供回忆的研究显示，左前海马代表了一个月内发生的、最远30公里外的事件的记忆[8]，而后海马则以更精细的分辨率而闻名[9]。
因为海马体相对于大脑皮层、齿状回相对于连续的CA1-CA2-CA3-CA4区可能可以轻微平移，这可能对时间表征是物理意义上的推进。每天的新生神经元加在哪里，可能就有区别了。这种有待证实的移动还可以促进对过往事件索引的稀疏化。偶尔需要调用时，还可以在给定的时间范围内搜索和重现信息。这样较稀疏的连接保护了既有信息不易被覆盖，有点二级存储的意味。我们在本书第16节讲到，海马不同区域对信息的比较与选择性存储，在通过齿状回时才会新增细节，否则更多的是概率统计（已经经常用到的树突棘也很难更粗）。
图24.2 神经元阵列中脑电波（或扩散较远的神经递质）在时间上的推进导致信息存储在不同神经元，形成空间位置关系。
我们在睡眠章节介绍的横扫大脑皮层或者海马表面的波，可能也天然地形成一系列事件存储的时间顺序（图24.3）。因为基于神经元细胞，可以想见，大脑对时间的表征是离散的，而不是连续的。
在大鼠跑步实验中，抗焦虑药物降低了跑步速度和海马θ振荡频率间的线性关系的截距，而环境新颖性降低了线的斜率[10]。后者可能是由于新颖环境中使用的更大网格细胞（后面章节），同时也扩大了位置细胞的激发区域，即以更低阈值保证能调用到类似经历。我们喜欢专注于让我们忘记时间的活动，也许在这些活动中海马-皮层的振荡确实是稳定的，我们不必频繁地切换细胞。
广义来讲，时间感包括了事件的顺序和间隔时长。可以训练小鼠按照ABCD循环来找奖励，训练后即形成了负责这一循环的一些神经元[11]。我们在后文所谓更高级功能的章节还会讲到海马等负责实现的任务切换。
时间段、时间轴在海马和大脑皮层都有落实到神经元的表征。我们在后面几章看一看大脑对空间的刻画。
参考文献：
[1] CJ, MacDonald, Lepage KQ, Eden UT, and Eichenbaum H. 2011. “Hippocampal ‘Time Cells’ Bridge the Gap in Memory for Discontiguous Events.” Neuron 71 (4): 737–49. https://doi.org/10.1016/J.NEURON.2011.07.012.
[2] Kraus, Benjamin J, Robert J Robinson, John A White, Howard Eichenbaum, and Michael E Hasselmo. 2013. “Hippocampal ‘Time Cells’: Time versus Path Integration.” Neuron 78 (6): 1090–1101. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.04.015.
[3] Rueckemann, Jon W, Marielena Sosa, Lisa M Giocomo, and Elizabeth A Buffalo. 2021. “The Grid Code for Ordered Experience.” Nature Reviews. Neuroscience 22 (10): 637–49. https://doi.org/10.1038/s41583-021-00499-9.
[4] Cohn-Sheehy, Brendan I., Angelique I. Delarazan, Zachariah M. Reagh, Jordan E. Crivelli-Decker, Kamin Kim, Alexander J. Barnett, Jeffrey M. Zacks, and Charan Ranganath. 2021. “The Hippocampus Constructs Narrative Memories across Distant Events.” Current Biology 31 (22): 4935-4945.e7. https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.09.013.
[5] Tsao, Albert, Jørgen Sugar, Li Lu, Cheng Wang, James J. Knierim, May-Britt Britt Moser, and Edvard I. Moser. 2018. “Integrating Time from Experience in the Lateral Entorhinal Cortex.” Nature 561 (7721): 57–62. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0459-6.
[6] Bellmund, Jacob Ls, Lorena Deuker, and Christian F Doeller. 2019. “Mapping Sequence Structure in the Human Lateral Entorhinal Cortex.” ELife 8: e45333. https://doi.org/10.7554/eLife.45333.
[7] Strange, Bryan A., Menno P. Witter, Ed S. Lein, and Edvard I. Moser. 2014. “Functional Organization of the Hippocampal Longitudinal Axis.” Nature Reviews. Neuroscience 15 (10): 655–669. https://doi.org/10.1038/nrn3785.
[8] Nielson, Dylan M, Troy A Smith, Vishnu Sreekumar, Simon Dennis, and Per B Sederberg. 2015. “Human Hippocampus Represents Space and Time during Retrieval of Real-World Memories.” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 112 (35): 11078–83. https://doi.org/10.1073/pnas.1507104112.
[9] Poppenk, Jordan, Hallvard R Evensmoen, Morris Moscovitch, and Lynn Nadel. 2013. “Long-Axis Specialization of the Human Hippocampus.” Trends in Cognitive Sciences 17 (5): 230–40. https://doi.org/10.1016/j.tics.2013.03.005.
[10] Wells, C. E. et al. Novelty and anxiolytic drugs dissociate two components of hippocampal theta in behaving rats. J. Neurosci. 33, 8650–67 (2013).
[11] El-Gaby, M., Harris, A. L., James, Dorrell, W., Bhomick, A., Walton, M. E., Akam, T., & Timothy. (2024). A cellular basis for mapping behavioural structure. Nature, 1–10. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08145-x
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