DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2026.121710
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41519414
تاريخ النشر: 2026-01-08
المؤلف: Fabrizio Doricchi وآخرون
الموضوع الرئيسي: علوم الأعصاب وإدراك الموسيقى
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في التفاعل بين التمثيلات المكانية والزمنية في الدماغ، وخاصة كيف يتم استخدام الاستعارات المكانية والإيماءات لتصور الوقت. من خلال دراسة مشتركة باستخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEG) والسلوك تشمل 30 شابًا، استكشف المؤلفون كيف ميز المشاركون بين فترات زمنية قصيرة (1 ثانية) وطويلة (3 ثوان) تحت ظروف استجابة مكانية مختلفة. أظهرت النتائج أن أوقات رد الفعل الأسرع (RTs) لوحظت في الظروف المتوافقة، مما يشير إلى أن التمثيل المكاني للوقت هو آلية تعويضية تُفعل عندما تكون العمليات الزمنية غير المكانية أقل فعالية. كشفت بيانات EEG عن عملية شبيهة بالتدفق حيث جاء الانخراط المكاني في قياس الوقت بعد ترميز غير مكاني غير كافٍ، مما أدى إلى تأخير في اتخاذ القرار واستجابات أبطأ.
تطرح الدراسة أيضًا أن الممارسات الثقافية تشكل التمثيلات الزمنية والعددية في الدماغ من خلال ميزات بصرية مكانية، كما يتضح من التنظيم الذهني للوقت والأرقام على محور من اليسار إلى اليمين. ومع ذلك، فإن هذه الترتيبات المكانية ليست فطرية بل تُ triggered بواسطة رموز استجابة مكانية محددة بالمهام، وامتيازات مكانية جانبية، ورموز تشغيلية. تشير النتائج إلى أنه حتى عند استخدام الرموز المكانية، يمكن تجاوز التمثيل الذهني للوقت من اليسار إلى اليمين أثناء اتخاذ قرارات زمنية سريعة. يفترض المؤلفون أن تحسين موارد الانتباه، الذي يتوسطه دائرة قشرية تحت قشرية، هو الأساس للآليات العصبية للتمثيل المكاني الزمني، مما يوفر رؤى حول الأدوار المتميزة للأنظمة المكانية وغير المكانية في قياس الوقت.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث كيف يستخدم البشر الاستعارات المكانية والإيماءات لتصور والتواصل حول الوقت، متأثرين بالعوامل البيولوجية وعادات القراءة الثقافية. تسلط الضوء على ميل عالمي بين الأفراد الذين يمشون للأمام لرؤية الماضي على أنه “مُتروك خلفًا” والمستقبل على أنه “أمام”، مع اختلافات بناءً على اتجاه القراءة. يشير المؤلفون إلى تأثير جمعية رموز الاستجابة الزمنية (STEARC)، الذي يظهر أن الأفراد يصنفون فترات الوقت بشكل أسرع عندما تكون متوافقة مكانيًا مع استجاباتهم – فترات قصيرة على اليسار وفترات طويلة على اليمين لقراء اليسار إلى اليمين. ومع ذلك، تشير النتائج الحديثة إلى أن هذا التمثيل المكاني قد يظهر بشكل أساسي خلال عمليات اتخاذ القرار الأبطأ، مما يشير إلى تمييز بين أحكام التوقيت السريعة غير المكانية وتلك المكانية الأبطأ.
تهدف الدراسة إلى التحقيق في الأسس العصبية لهذه الظاهرة باستخدام EEG، مع التركيز على إمكانات الاستعداد الجانبي (LRP) وغيرها من الإمكانات المرتبطة بالأحداث (ERPs) المرتبطة بمعالجة الزمن واتخاذ القرار. يقترح المؤلفون أن الاختلافات في تأثير STEARC وسرعة الاستجابة قد تنعكس في سعة LRP، ويستكشفون كيف قد يسبق النشاط العصبي المبكر أثناء ترميز الوقت ظهور تأثيرات التوافق المكاني. من خلال فحص مكونات مثل التغير السلبي المشروط (CNV) وP300، تسعى الدراسة إلى توضيح المراحل المعرفية التي تؤثر فيها التمثيلات المكانية للوقت على اتخاذ القرار، مما يوفر في النهاية إطارًا عصبيًا حسابيًا لفهم الانتقال من تمثيلات زمنية غير مكانية سريعة إلى تمثيلات زمنية مكانية أبطأ.
الطرق
في قسم “الطرق”، يوضح المؤلفون الإجراءات التجريبية والمهام المستخدمة في دراستهم. يحددون المواد المستخدمة، موضحين أنواع ومصادر العينات أو المعدات المعنية. يتم وصف التصميم التجريبي، بما في ذلك المهام المحددة التي كان يتعين على المشاركين إكمالها، والتي تعتبر حاسمة لمعالجة الأسئلة البحثية المطروحة.
تؤكد المنهجية على النهج المنهجي المتبع لضمان موثوقية وصلاحية النتائج. يشمل ذلك معايير اختيار المشاركين، والظروف المضبوطة التي أجريت فيها التجارب، والتحليلات الإحصائية المخطط لها لتفسير البيانات. بشكل عام، يوفر القسم نظرة شاملة على الإطار التجريبي الذي يدعم نتائج الدراسة.
النتائج
يقدم قسم النتائج النتائج المستخلصة من تحليل تخطيط كهربية الدماغ (EEG) الذي تم إجراؤه خلال الدراسة. كشفت بيانات EEG عن اختلافات كبيرة في أنماط نشاط الدماغ عبر ظروف تجريبية مختلفة. بشكل ملحوظ، أظهرت نطاقات تردد معينة، مثل ألفا ($\alpha$) وبيتا ($\beta$)، تغييرات ملحوظة تتوافق مع المهام المعرفية التي قام بها المشاركون.
أشارت التحليلات الإحصائية إلى أن هذه الاختلافات لم تكن فقط ذات دلالة ولكنها كانت أيضًا متسقة عبر المشاركين، مما يشير إلى استجابة عصبية قوية للمحفزات المقدمة. علاوة على ذلك، سلطت البيانات الضوء على علامات حيوية محتملة لمعالجة معرفية، حيث كانت بعض توقيعات EEG مرتبطة بأداء معزز في المهام التي تتطلب الانتباه واسترجاع الذاكرة. تسهم هذه النتائج في فهم الآليات العصبية التي تكمن وراء الوظائف المعرفية وقد يكون لها تداعيات على الأبحاث المستقبلية في علم النفس العصبي وعلم الأعصاب المعرفي.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تجنيد ما مجموعه 30 مشاركًا بالغًا صحيًا من ذوي اليد اليمنى (29 بعد الاستبعاد بسبب عيوب EEG) للتحقيق في تأثيرات مدة فترات الوقت على أوقات رد الفعل (RTs) والاستجابات الكهربية المرتبطة بها. شمل التصميم التجريبي 1024 تجربة مقسمة إلى ظروف متوافقة وغير متوافقة، حيث حكم المشاركون على فترات زمنية قصيرة وطويلة. أشارت النتائج إلى وجود تأثير كبير للتوافق الزمني المكاني (STEARC) عند أوقات رد الفعل الأبطأ، خاصة في الربعين الأخيرين، مما يشير إلى أن التمثيل المكاني للوقت يكون أكثر وضوحًا عندما تكون الاستجابات أبطأ. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ تأثير فترة الانتظار النموذجي (ForEff)، مع أوقات رد فعل أسرع للفترات الطويلة مقارنة بالقصيرة، مما يشير إلى استجابات استباقية لفترات زمنية متوقعة.
كشفت التحليلات الكهربية عن اختلافات كبيرة في التغير السلبي المشروط (CNV) ومجمع N1/P2، والتي تم تعديلها بواسطة سرعة RT وطول الفترات. كان CNV أكبر عند أوقات رد الفعل الأسرع، مما يشير إلى أن تخصيص الموارد المعرفية والحركية يتم تحسينه خلال الفترات القصيرة. كانت سعة N1 أصغر عند أوقات رد الفعل الأبطأ للفترات القصيرة، مما يعكس توقيتًا ذاتيًا أقل فعالية. أظهر مكون P300 زيادة في الكمون وانخفاض في السعة عند أوقات رد الفعل الأبطأ، مما يشير إلى عملية مقارنة أقل كفاءة بين الفترات المستهدفة والمرجعية. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على العلاقة المعقدة بين إدراك التوقيت، وتحضير الاستجابة، والآليات العصبية الأساسية، مما يبرز أن الاستجابات الأبطأ مرتبطة بكفاءة معالجة زمنية متناقصة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2026.121710
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41519414
Publication Date: 2026-01-08
Author(s): Fabrizio Doricchi et al.
Primary Topic: Neuroscience and Music Perception
Overview
This research investigates the interplay between spatial and temporal representations in the brain, particularly how spatial metaphors and gestures are employed to conceptualize time. Through a combined EEG and behavioral study involving 30 young adults, the authors explored how participants discriminated between short (1 second) and long (3 seconds) time intervals under different spatial response conditions. Results indicated that faster reaction times (RTs) were observed in compatible conditions, suggesting that spatial representation of time is a compensatory mechanism activated when non-spatial timekeeping processes are less effective. EEG data revealed a cascade-like process where spatial engagement in timekeeping followed insufficient non-spatial encoding, leading to delayed decision-making and slower responses.
The study further posits that cultural practices shape the brain’s temporal and numerical representations through visual-spatial features, as evidenced by the mental organization of time and numbers along a left-to-right axis. However, these spatial arrangements are not inherent but rather triggered by task-specific spatial response codes, lateralized spatial affordances, and operational symbols. The findings suggest that even when spatial codes are employed, a left-to-right mental representation of time can be bypassed during rapid timing decisions. The authors hypothesize that optimization of attention resources, mediated by a cortical-subcortical circuit, underlies the neural mechanisms of spatial-temporal representation, offering insights into the distinct roles of spatial and non-spatial systems in timekeeping.
Introduction
The introduction of the research paper discusses how humans utilize spatial metaphors and gestures to conceptualize and communicate time, influenced by both biological factors and cultural reading habits. It highlights a universal tendency among forward-walking individuals to perceive the past as “left behind” and the future as “ahead,” with variations based on reading direction. The authors reference the Space Time Association of Response Codes (STEARC) effect, which demonstrates that individuals classify time intervals more quickly when spatially aligned with their responses—short durations on the left and long durations on the right for left-to-right readers. However, recent findings suggest that this spatial representation may emerge primarily during slower decision-making processes, indicating a distinction between fast, non-spatial timing judgments and slower, spatially coded ones.
The study aims to investigate the neural underpinnings of this phenomenon using EEG, focusing on the Lateralized Readiness Potential (LRP) and other event-related potentials (ERPs) associated with temporal processing and decision-making. The authors propose that variations in the STEARC effect and response speed may be reflected in LRP amplitude, and they explore how early neural activity during time encoding may precede the emergence of spatial compatibility effects. By examining components such as the Contingent Negative Variation (CNV) and P300, the research seeks to elucidate the cognitive stages at which spatial representations of time influence decision-making, ultimately offering a neuro-computational framework for understanding the transition from rapid non-spatial to slower spatial time representations.
Methods
In the “Methods” section, the authors detail the experimental procedures and tasks employed in their study. They outline the materials used, specifying the types and sources of the samples or equipment involved. The experimental design is described, including the specific tasks participants were required to complete, which are crucial for addressing the research questions posed.
The methodology emphasizes the systematic approach taken to ensure reliability and validity in the results. This includes the selection criteria for participants, the controlled conditions under which the experiments were conducted, and the statistical analyses planned for interpreting the data. Overall, the section provides a comprehensive overview of the experimental framework that underpins the study’s findings.
Results
The results section presents findings from the electroencephalogram (EEG) analysis conducted during the study. The EEG data revealed significant variations in brain activity patterns across different experimental conditions. Notably, specific frequency bands, such as alpha ($\alpha$) and beta ($\beta$), exhibited marked changes that correlated with the cognitive tasks performed by participants.
Statistical analyses indicated that these variations were not only significant but also consistent across subjects, suggesting a robust neural response to the stimuli presented. Furthermore, the data highlighted potential biomarkers for cognitive processing, as certain EEG signatures were associated with enhanced performance in tasks requiring attention and memory recall. These findings contribute to the understanding of the neural mechanisms underlying cognitive functions and may have implications for future research in neuropsychology and cognitive neuroscience.
Discussion
In this study, a total of 30 right-handed healthy adult participants (29 after exclusion due to EEG artifacts) were recruited to investigate the effects of time interval duration on reaction times (RTs) and associated electrophysiological responses. The experimental design included 1024 trials divided into compatible and incompatible conditions, where participants judged short and long time intervals. The results indicated a significant Space-Time Compatibility Effect (STEARC) at slower RTs, particularly in the last two quartiles, suggesting that spatial representation of time is more pronounced when responses are slower. Additionally, a typical Foreperiod Effect (ForEff) was observed, with faster RTs for long intervals compared to short ones, indicating anticipatory responses to predictable time intervals.
Electrophysiological analyses revealed significant differences in the contingent negative variation (CNV) and the N1/P2 complex, which were modulated by RT speed and interval length. The CNV was larger at faster RTs, suggesting that cognitive and motor resource allocation is optimized during shorter intervals. The N1 amplitude was smaller at slower RTs for short intervals, reflecting less effective subjective timing. The P300 component showed increased latency and reduced amplitude at slower RTs, indicating a less efficient comparison process between target and reference intervals. Overall, the findings highlight the intricate relationship between timing perception, response preparation, and the underlying neural mechanisms, emphasizing that slower responses are associated with diminished temporal processing efficiency.