时空动力学是大脑和思维的“共同货币”吗?

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我是靠谱客的博主文静吐司，最近开发中收集的这篇文章主要介绍时空动力学是大脑和思维的“共同货币”吗?，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

神经科学在解开自我、意识和知觉等心理现象的神经联系方面取得了相当大的进展。然而，在神经元和精神活动，大脑和思维之间共享的“共同货币”仍然不清楚。在这篇文章中，我们提出时间和空间的动态提供了一种连接神经元和心理特征的“共同货币”。在这里，时间和空间是在动态的背景下理解的：也就是说，大脑的自发活动构建其空间和时间关系的方式，例如功能连接和不同的波动频率。利用最近的研究结果，我们发现自发活动构建其“内在时间和空间”的不同方式在不同的心理特征中也表现了出来。具体来说，我们论证了时空机制(如时空序列、整合和速度)是如何产生意识、自我和时间速度知觉等心理特征的。对大脑的时空机制的关注需要我们称之为“时空神经科学”的概念。时空神经科学是根据神经活动的时空动力学来理解的，而不是神经科学的其他分支(区别于认知、情感、文化、社会等)。本文发表在Physics of Life Reviews杂志。

1.介绍

1.1从神经元到心理特征——“共同货币”假说

大脑是如何产生各种各样的心理特征来描述我们的经历的?最近很多研究对与自我、意识、走神、情景模拟、移情、自由意志和情感等心理特征有关的区域、网络和/或频率进行了研究。各种机制，如整合、高阶认知功能、预测编码、非线性和临界性、操作时空和全局神经工作空间(以及其他几个这里没有提到的机制)，已经被提出是心理特征的基础。然而，这些机制仍然难以实证证明，而且仍存在争议。

连接机制的问题更多地关注于潜在的共同特征，而不是神经元和心理特征之间的差异。神经特征与心理特征之间的任何联系都必须以某种更深层次的共同特征为前提，即所谓的“共同货币”。“共同货币”到底是什么意思?用类比的方法来考虑经济贸易。不同国家之间的全球贸易只有在共同货币的基础上才能实现，这种“共同货币”就像我们时代的美元一样。我们关于全球贸易中“共同货币”知识的小例子很好地描述了神经科学的现状。通过开发大脑成像等新技术工具，现在我们可以观察到，神经元和心理特征是紧密联系并相互依赖的。然而，尽管取得了这些进展，但我们仍然不知道他们为什么和如何紧密联系在一起，他们的“共同货币”对我们来说仍然是个谜。

对“共同货币”的追求和假设可以被看作是关于神经元和心理特征之间关系的经验假设，也就是说，那些允许神经元活动转化为心理特征的机制。从这种实证的角度来看，“共同货币”假说必须区别于其他神经科学关于神经心理关系的假说，这些假说主要关注信息、认知、体现和预测编码/自由能。我们将在论文“时空神经科学”的最后部分证明，“共同货币”假说与这些方法并非不兼容，因为它为最近寻求更广泛和统一的框架提供了答案。

1.2主要及具体目标-“共同货币”及“时空神经科学”

我们提出，时间和空间的动态提供了神经元和心理特征的“共同货币”。这与神经科学中越来越多的人认识到的时间和空间作为大脑最基本的结构的中心重要性是一致的。在这里，我们超越了这些方法，将时间和空间的重要性从大脑本身扩展到它们在产生心理特征中的核心作用。具体来说，我们的目标是展示时间和空间的动态，在当代物理学中被理解为有别于经典物理学，如何连接并提供神经元和心理特征的“共同货币”。我们认为，大脑自身的“内在时间和空间”的动态提供了神经元和心理特征的“共同货币”。

我们提出，大脑的时间和空间动态，即：时空动态，提供了目前缺失的神经元和心理特征之间的联系，即它们的“共同货币”。具体目标有三个方面：

首先，我们的目标是比较经典和当代物理学中预设的不同的时间和空间概念——这导致我们比较可以被描述为“容器和结构的观点”的时间和空间。然后我们用时间和空间的“建构观”来描述大脑的时空动态特征，也就是这里所说的“内在时空”。这是第一部分的重点。

其次，我们将讨论各种各样的例子，包括意识改变、自我和精神障碍，以说明大脑的时间和空间动态的不同机制如何导致不同的心理特征。这些所谓的“时空机制”提供了迄今为止缺失的一环，即神经元和心理特征的“共同货币”。这是本文第二部分的重点，可以说是本文的核心。

第三，我们引入了“时空神经科学”的概念，它关注的是大脑的时间和空间的动态，以及它如何与心理特征相关。通过大脑的时空动态(而不是通过特定功能)来确定大脑的神经元活动，这将时空神经科学与其他神经科学分支(认知、情感、文化、社会等)区分开来，后者以特定功能来描述神经元活动。我们的结论是，我们需要时空神经科学来解开大脑的时间和空间的动态，作为神经和心理特征的“共同货币”。

2.第一部分：物理中的时间和空间——大脑动力学

2.1物理学中的动力学——时间和空间的“容器观”与“构造观”

在物理学中，时间和空间的概念可以用多种方式来理解。时间和空间作为纯粹的容器，独立于它们所包含的对象或事件，并在它们之外。因此，在这里，时间和空间本身是指的绝对意义。

时间和空间被认为是独立的属性或物质。时间和空间的容器观对我们如何理解大脑有着重要的意义。在这样的容器观框架中，大脑被认为是“位于”在绝对的时间和空间中，就像某种事件或物体。大脑和它的容器，即时间和空间，没有内在的联系。相反，大脑只提供了知觉和认知功能的神经基础，使我们能够感知和认知时间和空间中特定的点，在绝对的时间和空间中。神经科学确实非常成功地揭示了调节我们对时间和空间或“绝对时间和空间”的知觉和认知的区域、网络和频率（图1b左图）。

图1b “容器视角”和“构建视角”然而，现代物理学既不支持时间和空间的“容器论”，也不支持时间和空间的“实体论”。

时间和空间被认为是由不同对象或事件之间的时空关系的连续构建构成的。这相当于一种时间和空间的“建构观”，这种建构论涉及时空关系，包含了哲学家所描述的“关系主义”。

2.2 大脑的动力学Ⅰ-构建自身内在的时间和空间

容器观认为大脑是包含在绝对时间和空间中的事件和物体的一部分。大脑只是在这里被定位和包含在时间和空间中，但并没有展现出自己的时间和空间。一旦我们将大脑置于时间建构观的框架内，这种情况就会改变。大脑现在可以用不断构建的时空关系来描述——这些是用大脑自发活动的时空动力学来描述的，这里称为大脑的“内部时间和空间”。相反，世界的时空动态，独立于大脑的活动，被称为“外部时间和空间”。

让我们简要说明一下大脑的“内部时间和空间”的动态。大脑以不同频率的振荡和波动来构建这些动态，这些振荡和波动显示了一种特定的时间结构，具有长期时间相关性(LRTC)和无标度活动。由于它们跨越不同的时间尺度来连接不同的时间点，所以LRTC可以被看作是时间关系的例子。具体来说，LRTC和无标度活动反映了不同频率之间的关系，从而为彼此不同的时间点建模——因此它们可以被视为关系时间的操作指标，表示大脑的“内部时间”。现在的数据表明，大脑内部时间的这些操作指标在调节心理特征(如自我和意识)以及精神疾病方面起着中心作用——这将在本文的下一部分加以说明。

大脑内部空间和时间的假设在神经元动力学公式中也占据了中心位置，就像自由能原理一样。这是因为可变自由能是根据生成模型定义的——生成模型可以包括对未来世界状态的信念。这导致了具有必要时间厚度或深度的深度时间模型的概念。有人认为，支持意识和意向性的生成模型的一个必要特征正是它们将时间建模到未来的能力。简而言之，如果我们在大脑自发活动的基础上没有容纳一个私人的、内在的空间和时间，我们将永远无法计划或预期任何事情。

2.3 大脑动力学Ⅱ-从物理到神经科学

几乎所有的物理学，从规范理论(例如，广义相对论)到量子力学，都可以简化为时空动力学的Langevin公式（相关解释：在物理学中，Langevin方程是一个很重要的随机微分方程，描述了系统在受到确定性和波动(“随机”）力的组合时如何演化。Langevin方程中的因变量通常是集体（宏观）变量，与系统的其他（微观）变量相比变化缓慢。快速（微观）变量是朗之万方程随机性质的原因）。数学上，这意味着任何状态的变化率是该状态的某个函数加上一些随机波动：

内部和外部时间和空间的区别，同时也是大脑固有动力的特征，构成了当代所有物理学所基于的基本动力。我们现在将看到，在大脑自身的时空动态构造中，同样存在的基本动态，是连接神经元和心理特征的核心，从而提供迄今为止缺失的“共同货币”。

3.第二部分：作为“共同货币”的神经元和心理特征的时空机制

3.1时空序列作为大脑和意识的“共同货币”

3.1.1从自发活动的熵和复杂性到意识

大脑的自发活动表现出一种复杂的时间和空间结构，就像一个小世界。重要的是，这种时空结构不是静态的，而是动态的，“动态序列”描述了自发活动的时空结构可以采取的不同配置的范围或数量。由于其反映了时空构型的范围，我们称之为“时空序列”。

那么我们如何测量自发活动的时空序列呢?首先，我们可以测量熵，比如香农熵，它描述了时间序列的有序或无序程度：时间序列的概率分布越均匀，熵的程度越高，因此时空序列的规模就越大。另一种衡量自发活动时空分布的方法是复杂性。粗略地说，复杂度描述了时间序列中唯一模式的数量：整个时间序列的独特模式的数量越多，复杂度就越高，因此具有更大的时空序列规模。

当意识内容变得稀疏时，大脑自发活动的熵和复杂性会降低。如果是相反的情况，如药物引起的精神病?有趣的是，对药物诱发精神病的研究表明，在使用不同的迷幻药(如氯胺酮、LSD、裸盖菇素和死藤水)时，自发活动的熵和/或复杂性增加。重要的是，熵值与迷幻体验的强度相关：熵值越高，即无序，迷幻体验越强烈，内容“丰富度”越高(见图2a)。

图2a 不同层次/意识状态下的熵和复杂度

3.1.2 时空序列——大脑和意识的“共同货币”

现在的数据表明，大脑自发活动的时空指令与意识直接相关：时空序列水平越高，意识内容数量越多。因此，自发活动的时空结构与意识的特定心理特征之间似乎存在着直接的关系。这表明神经-心理关系本质上是时空关系。

神经-心理关系的这种时空性质在“熵的大脑”假说中得到了更详细的阐述。他提出意识的三个主要特征：(i)意识经验的丰富，(ii)信息内容，(iii)主观不确定性在神经元水平上与熵有关。根据熵脑假说，大脑神经元层面上的熵度可以转化为相应程度的丰富度、信息量和意识心理层面上的不确定性。大脑自发活动和任务诱发活动的熵或紊乱程度越高，意识体验就越丰富，信息内容越多，不确定性也就越高。

在神经元层面，时空序列和复杂性涉及神经元活动的时空模式，即随着时间的推移，其重复或不同的程度。在精神层面上，时空序列和复杂性可能指的是许多不同的内容和他们的信息在时间和空间上的情况：更多的内容和信息在时间和空间(主观)导致更高程度的时空熵和复杂心理的意识水平(见图2b)。

图2b 时空库作为神经元活动的熵(下图)和意识内容(上图)的“共同货币”。

4.时空整合作为大脑与自我的“共同货币”

4.1自发的大脑活动及其时空整合

我们的自我意识是我们内在精神生活的一个核心特征，它由特定的神经区域调节。当要求参与者判断性格形容词(自己的vs.其他的)或其他刺激(比如自我传记vs.异性传记事件，或者自己的vs.其他名字)时，任务引发的活动强烈地激活了大脑中部的区域，即所谓的皮层中线结构(CMS)。需要注意的是，CMS并不是针对自我的。

任务诱发活动，特别是CMS在自我参照过程中，与默认模式网络(DMN)的静息状态活动强烈重叠，特别是在内侧前额叶皮层。特别是，在自我参照刺激中，任务诱发的活动水平或幅度与这些区域正在进行的自发活动的水平没有区别或偏离太多。因此，我们称之为“静息-自我重叠”，它描述了自我相关任务诱发和自发活动在CMS中的收敛或重叠。

静息自我重叠背后的神经机制是什么?大脑自发活动的一个特征在于，它可以在更长的时间内整合神经活动。这里的整合是指在时间和空间上不同离散点的神经元活动是相互关联和相互依赖的：虽然不同的神经元活动可以“定位”在时间和空间上的不同离散点，但它们仍然是“集中”在一起并被处理的。

这种时空整合有多种衡量方法。在空间方面，衡量不同区域时间序列同步程度的功能连通性就是空间整合的一种度量。时间整合可以通过多种方式进行度量。时间整合的一个度量是无标度或不变标度活动。无标度活动可以在频域中用P∝1/fβ关系表示，其中P为功率，f为频率，β称为幂律指数（PLE）。尺度属性也可以通过去趋势波动分析(DFA)在时域中测量。除了PLE和DFA，还可以测量时间序列的自相关，即时间序列中相邻点的相关程度——这相当于所谓的自相关窗口（ACW）。由于它测量不同时间点的相关性，ACW可以被认为是时间连续性的测量。最后，还可以测量跨频耦合程度(cross-frequency coupling，CFC)，该程度描述了较慢频率相位与较快频率振幅的耦合情况。因此，CFC反映了不同频率耦合的程度，或者我们称之为时间耦合(见图3a和图3b)。

综上所述，这里提到的所有测量方法，包括PLE、DFA、ACW和CFC，允许测量更长时间内神经元活动的时间整合的不同方面。时间整合的这些方面包括时间嵌套性(PLE，DFA)、时间连续性(ACW)和时间耦合(CFC)。

图3a功率谱(EEG;幂律指数/PLE的基础(左)和PLE (y轴)与私人、公共和社会自我意识的相关性(x轴)(右)。

图3b 自相关窗(ACW)(脑电图)(左)和ACW相关性(y轴)与私人、公共和社会自我意识的相关性(x轴)(右)。

4.2 时空整合作为大脑和自我的“共同货币”

大脑自发活动的时空整合与自我感觉有何关系?鉴于上述的静息-自我重叠，人们可以预期自发活动的时空整合的这些测量是直接与自我相关的。这正是我们在最近使用fMRI和EEG的研究中所观察到的，因此我们测量了受试者自我意识的个体差异，量表包括三个维度：私人的、公共的和社会的。

在fMRI和EEG中，我们发现，自我体验的个体差异，通过自我意识量表测量，与自发性活动的PLE/DFA、ACW和CFC的CMS的个体差异有关：自我意识程度越高，LRTC和CFC程度越高，其指标PLE/DFA、ACW和CFC的值越高。最值得注意的是，这些相关性只适用于私人的自我意识，而不适用于自我意识量表的其他子维度，例如，公共(“你的想法有多关心其他人?”)和社会(“你在人群面前讲话时害怕吗?”)的自我意识。

综上所述，这些数据表明，自发活动的时空整合程度与心理层面的自我意识直接相关。这就提出了一个问题：神经元水平上的时空整合是否对应于自我心理水平上的类似时空整合?例如，我们可以预期，ACW测量的不同时间点的神经元活动的时空连续性程度，在自我的心理水平上以类似的时间点的整合表现出来。

在心理学上，自我一直与整合联系在一起，具体来说，自我应该整合了不同的功能，比如情绪、奖励、决策、感知和行动。鉴于时空整合的主要时间性质，我们现在可以假设，心理层面的自我整合功能可能主要是通过整合与上述不同功能(如情感、认知、感觉、运动等)相关的不同时间点来运作的。总之，时空整合可能是大脑和自我的“共同货币”(见图3c)。

图3c 时空整合作为自发活动的时间结构(下图)和自我整合功能(上图)的“共同货币”。

5.速度是大脑和时间感知的“共同货币”

5.1抑郁和狂躁-不正常的内外时间速度感知

到目前为止，我们证明了时空序列提供了大脑和意识(内容)的“共同货币”，同时，时空整合连接了大脑和自我。另一个心理特征是我们对时间和速度的感知。你可以参加一个持续2个小时的会议。然而，你觉得会议持续的时间要长得多，可能在3个小时左右，因为你完全感到无聊，根本不感兴趣。因此，会议的客观持续时间和你的主观感知之间存在差异——会议的主观时间远比客观时间长。

这种客观-主观差异的一个极端例子可以在精神疾病中发现，最显著的是抑郁症和躁狂症，如双相情感障碍。双相情感障碍是一种精神疾病，其特征是极端的情绪波动，如抑郁症和狂躁症，两者都显示出不正常的时间和空间经验。

5.2速度是大脑和(内部和外部)时间感知的“共同货币”

现在有人可能会提出这样的问题：我们如何将这些异常的时间速度感知与大脑自发活动的时间动态联系起来。神经元活动的时间速度可以通过神经元可变性(这里定义为标准差，或SD)来操作，它描述了信号随时间变化的程度。SD值高时，神经元活性波动较大，信号随时间点的变化较大;相反，如果信号变化不大，则SD值较低，表明神经元速度较慢。简而言之，我们把神经可变性当作神经“速度”的代表。

此外，考虑到内在时间感知和外在时间感知在心理层面上的区别，我们也同样希望在神经元层面上区分内在时间速度和外在时间速度。感觉运动网络(SMN)与人对自身内在时间速度的感知有关。相反，我们认为主要感觉网络如视觉网络(VN)可能与外部时间速度的处理有关，因为外部感觉刺激首先在这里与大脑接触。因此，我们认为在神经元水平上，SMN和VN中的SD是内外时间速度的时空代理。

在精神层面上的时间异常之后，我们会发现抑郁患者的SMN的SD异常低(“内心时间慢”)，VN的SD异常高(“外部时间快”)。与此相反，内时快外时慢的躁狂症被试则可能表现出相反的神经元模式，即SMN的SD高，VN的SD低。这正是我们的结果所证明的，在抑郁和躁狂双相障碍患者中，SMN和VN之间的SD相对失衡——这与心理层面上的内外时间速度不同步很好地吻合。健康(和正常)被试的SMN和VN的SD更平衡，在心理层面上，这表明内外时间速度感知的同步(见图4a)。

图4a躯体运动(SMN)和视觉(VN)网络(上)及其在躁狂(M)(红色)、抑郁(D)和健康对照(HC)的神经变异性(左下)以及VN和视觉网络(右下)之间的比率。

上半部分显示了视觉网络(VN)和躯体运动网络(SMN)的解剖特征。左下部分显示躁狂(红色条)、抑郁(蓝色条)和健康受试者(绿色条)的SMN和VN的神经变异性程度。右下部分显示了躁狂期(红色条)、抑郁期(蓝色条)和健康受试者(绿色条)的SMN和VN之间的神经变异比率。综上所述，双相情感障碍的经验数据表明，时间速度连接着神经元水平和精神水平。时间速度体现在神经元水平的变化程度上，通过不同网络(如SMN和SN)的神经元变异性来衡量。与此同时，速度在我们对内在和外在时间速度的感知中表现出来。因此，速度可能提供了一种跨时间的神经元和心理活动的“共同货币”(图4b)。

图4b时间速度是大脑在不同网络(SMN，VN)中的神经变异性(下图)和感知的时间速度(上图)之间的“共同货币”。

6.第三部分：时空神经科学——神经-心理关系的时空方法

我们在这里关注的是大脑活动的时间和空间动力学，以及它如何将神经元和心理特征联系起来。具体来说，我们展示了大脑活动如何构建自己的时间和空间动态(所谓的内部时间和空间)，由不同的时空特征，如时空序列、时空整合、时空速度等进行索引。最重要的是，基于实验结果，我们揭示了这三种时空机制如何对应不同的心理特征，如意识内容、自我意识和内外时间速度感知。

我们共同提出了一种研究大脑的时空方法，这相当于我们所说的“时空神经科学”。正如其名称所示，时空神经科学是根据大脑的时空动力学而不是根据认知、情感、社会、文化等特定功能来理解大脑的。从这个意义上说，我们认为时空神经科学是理解和揭示神经心理关系的关键。我们用四个主要特征来描述时空神经科学：

(i)神经和心理特征的动态和基于静息的方法;

(ii)从“时空性”的角度对心理特征进行时空而非认知表征;

(iii)神经元和心理特征之间的转换性关系而非因果关系;

(iv)将神经元和心理特征作为共轭对及其潜在的时间-空间动力学的衍生物进行表征。在下面，我们将简要地解释时空神经科学的这三个核心特征(图5a)。

图5a时空神经科学表征

6.1大脑动态vs功能，静息vs任务

神经科学主要从认知、情感、社会、感觉、运动、文化和行为等功能来理解大脑及其神经活动。神经科学的各个分支所共有的基本假设是，大脑的神经活动是由特定的功能(例如，感觉、运动、情感等)决定的。在这里，大脑活动的空间和时间特征都被它们的功能所表征——功能决定了活动，包括其空间和时间特征。因此，大脑神经活动的时间和空间特征完全由它们的功能决定。在方法论上，这种基于功能的观点自然需要关注大脑的刺激诱发或任务诱发活动：为了研究神经活动与功能的关系，我们需要应用特定的刺激或任务来探究其功能。因此，基于功能的大脑研究方法在方法论上与当前神经科学中我们所描述的“基于任务的方法”相结合。然而，基于功能和任务的大脑观在研究心理特征方面有些局限。我们假设，这是基于时间和空间的差异。让我们从时间差异开始。

心理特征不能局限于作为功能的时间和空间上的短暂而离散的时刻，以及它们潜在的任务诱发或刺激诱发的活动。尽管我们意识的内容可能会改变，但随着时间的推移，意识本身仍或多或少保持着连续性。因此，时间尺度的心理特征不同于情感、认知等功能及其各自的神经活动。这就是为什么以短时间尺度为特征的大脑功能和任务为基础的观点可能不足以解释更长的、更连续的心理特征时间尺度的原因之一。

除了这些时间上的差异，在大脑区域的招募方面也存在空间差异。各种研究表明，注意力、语义加工和工作记忆等认知功能仍然不足以解释我们的精神类意识的基本特征。这些研究的主要发现是，与不同认知功能相关的区域与和意识相关的区域并不重叠。因此，除了时间差异，似乎在神经元水平上也存在空间差异。总之，认知功能和心理特征之间的时间和空间差异使得寻找神经元和心理特征(即神经-心理关系)之间的替代方式变得更加迫切。

基于我们上面和其他的例子，我们认为大脑的动态和静息观可能提供了一个有希望的选择。具体来说，我们前面讨论了三个时空机制，即时空序列、整合和速度，这可能是心理生活一些更基本的现象特征的基础。因此，我们认为，我们通过大脑的时空机制而不是神经认知机制来定义大脑，情感的、社会的等机制构成了它们各自的功能。在这里，基于功能的观点被我们所说的大脑的“基于动态的观点”所取代。

基于动态的大脑观还将注意力从刺激诱发或任务诱发的活动转移到大脑自身的自发活动，即所谓的静息状态活动。正如前文所述，自发活动构建了自己的内在时间和空间，从而形成时空动力学。主要的焦点是自发活动的时间-空间动力学，以及它们如何调节和塑造后续刺激诱发或任务诱发的活动，即所谓的静息-刺激相互作用。

总而言之，时空神经科学从动态而不是功能的角度来看待大脑。从方法论上说，这需要将焦点从刺激诱发或任务诱发的活动转移到大脑的自发活动，即静息状态，以及它如何构建大脑的内部时间和空间——因此，以任务为基础的观点被以静息为基础的观点所取代。总之，动态和基于静息的观点将焦点从大脑的各种功能转移到它的“内部时间和空间”，这是时空神经科学的定义特征。

请注意，我们并不认为时空神经科学与神经科学的其他分支相矛盾或相互排斥。相反，我们假设，通过关注大脑的时空动力学及其自发活动，时空神经科学提供了一个更大、更全面、最终统一的框架，因为它提供了各种功能的时空和动力学基础，如认知、情感、感觉、运动等(见图5b)。

图5b时空神经科学-动力学和静息为基础。

6.2 心理特征-基于动态和静息的方法

大脑的功能和任务基础观也适用于心理特征。例如，当前关于意识的神经科学理论在寻找一种定义意识的特定功能。整合信息理论(IIT)根据允许集成的特定功能来定义意识。类似地，全局神经元工作空间理论(GNWT)将意识理解为一个访问功能，即访问认知功能及其全局工作空间。这相当于我们所描述的心理特征的“功能方法”。

总之，时空神经科学建议使用动态和静息为基础的方法。这将迄今为止占主导地位的基于功能和任务的方法置于更广泛的背景下，这些机制是诸如整合和进入全脑工作空间等功能的基础，是意识和自我的定义特征。因此，我们不认为时空神经科学与神经科学的其他分支存在矛盾。相反，时空神经科学提供了一个更大、更全面、更统一的框架，允许考虑神经元和心理特征之间更密切的关系。

6.2心理特征——“时空性”即“主观的”时间和空间

时空神经科学从构建“内在时空”的角度来定义大脑的神经活动。如果同样的内在时间和空间被认为是精神特征的桥梁和“共同货币”，那么人们就会期望后者显示出某种相应的空间和时间特征。在当前的哲学中，心理特征不再被认为是时间和空间的。这使这些方法有别于较早的传统哲学，后者将心理特征的主观性质与物理中的客观时空进行对比。相反，现在的心理特征被认为是空间和时间的，尽管在主观意义上侧重于第一人称视角的时间和空间体验。这种以第一人称视角对时间和空间的主观体验被描述为“时空性”。

“时空性”的主观性质意味着，心理特征中的时间和空间是用虚拟的方式描述的，因为它们不能从外部以离散的时间和空间点来观察。时空性的特征不是时间和空间上的离散点，而是对时间和空间上离散点之间关系的主观体验。时间和空间，作为时空性的前提，因此被以一种关系的方式决定，因而与当代物理学中时间和空间的构造观完全相同。

综上所述，自发活动和心理特征都具有相同的关系时间和空间的概念，或时间-空间动力学。由于它们共有的时间-空间动力学，我们可以假设神经动力学是心理动力学—因此，时间-空间动力学提供了神经元和心理特征的“共同货币”。

这种时空方法最近被开发出来用于不同的心理特征，如“意识的时间-空间理论”(TTC)中的意识，以及“与任务无关的思维的时空理论”(STTT)中反映的自发思维或走神，而“自我基线模型”则具有时空表征特征。此外，“时空精神病理学”以时空术语来构想精神症状。最后，这种时空方法还为将心理特征的神经科学实证研究与意识和身心问题等更哲学或本体论问题联系起来提供了桥梁。

6.3神经精神关系-转化vs因果关系

目前的方法通过特定的功能来定义心理特征，假设潜在的神经元活动和各自的心理特征之间存在因果关系。这在整合信息理论(IIT)中尤其明显，该理论假设神经层面的整合会导致意识。类似地，提供全局认知的背外侧前额叶皮层的神经活动与GNWT中假设的意识存在因果关系。神经元和心理特征之间的关系在这里被定义为因果关系，这里被称为“神经-心理因果关系”。因果关系的假设意味着神经活动和精神活动是不同的实体——否则，因果关系将是毫无意义的。

在时空神经科学及其对心理特征的研究中，这种神经心理因果关系不再是预设的。心理特征在这里应该是反映时间和空间本身的动态，而不是像整合或访问这样的特定功能。简而言之，神经动力学就是精神动力学。因此，将神经元和心理特征联系起来不再需要因果关系——时间和空间的动力学提供了一种内在的、非因果的神经-心理关系。神经心理转化是时空机制的内在(而非外在)特征，更广泛地说，是大脑的时空动力学。除了时间-空间动力学及其时空机制外，不需要额外的外部因素(如整合或访问的特定功能)来允许神经心理转换。内在本质将神经心理转化与神经心理因果关系区分开来，在这种因果关系中，神经和心理特征对彼此来说都是外在的(否则因果关系的假设就根本没有必要了)。

7.总结

神经元和精神状态之间的联系，更普遍地说，大脑和精神之间的联系，是自然界仍然存在的最大谜团之一。具体来说，连接神经元和精神状态的“共同货币”仍不清楚。我们在这里提出，时间和空间的动力学是大脑和思想之间尚不明确的联系或“共同货币”。

在预设时间和空间的“建构观”的前提下，就像在当代物理学中一样，我们关注大脑如何构建其“内部时间和空间”的各种时空机制。我们强调了三种这样的时空机制：序列、整合和速度。经验证据强烈表明，这些机制允许神经元活动转化为意识、自我和时间速度感知等心理特征。

时空神经科学根据其时空动力学而不是功能(认知、社会、感觉、运动、情感等)来定义大脑的神经元活动。基于时空或动力学的大脑研究方法允许时空神经科学将大脑的时空动力学与心理特征的时空动力学联系起来。因此，神经元和心理特征共享时间空间动力学，因此它们提供了“共同的货币”：简而言之，神经动力学就是心理动力学。这需要一种变革性的、内在的、非因果的神经元和心理特征的关系——神经-心理转化取代了神经-心理因果关系。

总之，我们提出了一个新的经验主义观点的神经-心理，更一般地说，大脑的关系。在这里，神经元和心理特征被设想为共同潜在特征的衍生物和共轭对，即提供它们“共同货币”的时间空间动力学。重要的是，我们的时空神经科学方法与神经科学相一致，神经科学在寻找心理特征的神经基础方面与以时空建构观为标志的当代物理学相一致。这种与物理学的结合，反过来，打开了新的大门和方法论工具，以研究神经科学中的神经-心理关系。