动物在做猜时间任务时，常常会不自觉地重复一些小动作，比如摇头、转圈或反复按按钮。但大家还不知道：这些动作到底是它们无聊瞎动，还是真的在用这些动作帮自己数时间？
2026年1月2日，华东师范大学运动控制与疾病研究中心、华东师范大学 - 纽约大学脑与认知科学联合研究中心（上海纽约大学) 金鑫教授团队在Science Advances发表：A behavioral integration mechanism underlies action timing，揭示了一种行为整合机制构成了动作时序的基础。
在此，作者利用光遗传学技术，在接受动作时序任务训练的小鼠中，对脑干、丘脑以及多巴胺能神经元群体进行刺激，从而操控小鼠在做出时间判断前的行为。作者的研究发现，在等待期间对行为进行双向调控会导致相应的时间判断偏移，并且等待期间行为次数的变化与停止计时的偏移之间存在一致的定量关系。有意思的是，黑质-纹状体多巴胺通路并不直接“读时间”，而是编码动物做了什么动作。只有当动物在等待时的动作被调控了，才会影响它对时间的判断。这说明，动物在等待时做的小动作，其实就像内心打拍子的节拍器，帮它估算时间。
图一 停止时间决定计时精度
在自然环境中，动物觅食时需要估算时间比如判断等多久才值得继续找食物。实验室里常用峰值程序来模拟这种行为：小鼠学会在30秒后按压杠杆才能获得食物。
结果：
在部分试验中（探测试验），按压没奖励，杠杆会一直伸出150秒。平均来看，小鼠在接近30秒时按压最多形成一个钟形曲线，似乎它们在猜时间。但深入分析单次试验发现：小鼠其实不是慢慢加速再减速，而是一旦开始按压，就会以稳定速度连续按一串，直到主动停下。这个停止时间”非常稳定，而开始时间则变化很大。进一步发现，如果开始得早，按压序列就长；开始得晚，序列就短，但停止时间几乎总落在30秒附近。这说明，小鼠真正记住的不是什么时候开始，而是什么时候该停。因此，在研究动物如何感知时间时，停止时间比整体按压峰值更可靠，更能反映其内部计时能力。这也提示：重复性动作本身可能就是动物用来数时间的工具。
图二 通过光遗传学刺激脑干LGPi抑制伴随行为，会延迟停止计时
以往研究发现，动物在计时期间常出现重复性动作（如提前按压杠杆），但这些刻板行为究竟是打发时间的副产品，还是参与计时的功能组件，尚不清楚。为区分这一点，作者避开传统计时脑区（如纹状体），转而操控不直接参与计时、仅控制运动输出的脑干核团外侧旁巨细胞核（LPGi）。在小鼠LPGi中特异性激活GABA能神经元可在不干扰认知的前提下短暂抑制杠杆按压。
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结果：
在30秒计时期间（如9.5s、18.5s或27.5s）短暂抑制按压会剂量依赖性地延迟停止时间：按压减少越多，停止越晚且二者高度相关。对照实验排除了光刺激本身或注意力干扰的影响。此外，每次按压序列的总次数不变，说明动物并非简单“补按”，而是根据已执行的动作量来判断何时停止。综上，等待期的刻板动作不是计时的“噪音”，而是内部时钟赖以运作的节拍器，动物通过整合这些动作来精确估计时间。
图三 纹状体多巴胺动态变化反映的是运动行为而非动作计时
大量研究表明多巴胺参与间隔计时，但它同时也调控运动和动作选择。因此，一个关键问题是：多巴胺是直接编码时间信息，还是仅通过影响动作间接改变计时表现？为解答这一问题，作者在小鼠背侧纹状体植入高灵敏度多巴胺传感器（DA2h），实时监测其在30秒计时任务中的信号变化。
结果：
多巴胺活动与杠杆按压行为高度同步，每次按压都引发一个清晰的多巴胺峰值，但没有出现随时间累积上升或在30秒时特异性下降的模式，而这些正是直接编码时间所预期的特征。即使将信号对齐到按压序列的开始或结束时刻，也未发现与时间相关的规律性变化。而且，在任务早期或晚期发生的按压，所引发的多巴胺反应强度基本一致，说明其不携带时间信息。此外，用氟哌啶醇阻断D2受体后按压相关的多巴胺信号消失，进一步验证了信号的特异性。综上，黑质-纹状体多巴胺通路主要反映做了什么动作，而非何时该做。它对计时的影响很可能是通过调控刻板动作间接实现的，而非作为内部时钟的直接组成部分。
图四 通过光遗传学刺激腹外侧丘脑增强伴随行为，可提前停止计时
为验证增加按压会提前停止计时的模型预测，作者通过光遗传激活一个促进运动的脑区丘脑腹外侧核（VL）。
结果：
在小鼠等待期间短暂刺激VL的谷氨酸能神经元，显著增加了杠杆按压次数，并导致停止时间明显提前，且提前幅度与按压增加量高度相关。有趣的是，即使是在抑制运动（如短暂激活LPGi）后出现的反弹性按压增多，同样会缩短停止时间。这表明，无论按压是被主动促进还是被动反弹，其累积量都会直接影响计时终点。这些双向操控实验一致证明：停止时间并非由内部时钟单独决定，而是依赖于等待期间所执行的动作总量。研究结果有力支持行为整合模型：即动物通过累加刻板动作来估计时间，动作本身就是计时的核心组成部分。
本研究发现，动物通过累积自身刻板动作（如按压杠杆）来估计时间，这些动作充当内部时钟的“起搏器”。当动作总量达到习得阈值时，行为停止，完成计时。这表明时间感知并非纯认知过程，而是依赖于身体动作的整合，为理解间隔计时的神经机制提供了新视角。
文章来源
DOI: 10.1126/sciadv.aea5558
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