為了解大腦如何構(gòu)建用于解讀世界的心理框架，得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校神經(jīng)科學(xué)與心理學(xué)教授艾莉森·普雷斯頓（Alison Preston）受邀與保羅·米德爾布魯克斯（Paul Middlebrooks）展開對談，一起探討關(guān)于人類在日常生活中普遍依賴一種幫助我們組織與解釋信息的心理框架，也就是圖式（schema），是如何指導(dǎo)個體在不同情境下的行為的。

圖式，作為認(rèn)知心理學(xué)的核心概念，其經(jīng)典范例是“餐廳圖式”：當(dāng)我們進(jìn)入餐飲場景時，會基于既往經(jīng)驗自動激活用餐流程的行為預(yù)期與操作序列。盡管圖式（schemas）曾經(jīng)是一個心理學(xué)概念，神經(jīng)科學(xué)家現(xiàn)在也開始接受這一觀點。普雷斯頓團(tuán)隊通過研究海馬體、前額葉皮層與頂葉皮層的神經(jīng)活動如何相互作用，揭示了這些腦區(qū)協(xié)同工作可能構(gòu)成大腦圖式形成與結(jié)構(gòu)化的神經(jīng)機(jī)制。

保羅·米德爾布魯克斯

Paul Middlebrooks

現(xiàn)任卡內(nèi)基梅隆大學(xué)特聘教研副研究員

致力于解析自由活動小鼠的運動皮層與基底神經(jīng)節(jié)神經(jīng)集群活動如何編碼自然行為，于匹茲堡大學(xué)馬克·薩默教授實驗室獲得認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)博士學(xué)位。同時，他是播客節(jié)目《腦科學(xué)啟示錄》的主持人。

艾莉森·普雷斯頓

Alison Preston

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域知名學(xué)者

現(xiàn)任美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校神經(jīng)科學(xué)與心理學(xué)系講席教授、副教務(wù)長。她聚焦記憶與推理的神經(jīng)機(jī)制，創(chuàng)新運用功能磁共振（fMRI）與計算建模技術(shù)，系統(tǒng)揭示海馬體與前額葉皮層協(xié)同作用如何支撐記憶整合、概念形成及邏輯推理，相關(guān)成果被《自然-人類行為》等頂級期刊收錄，其研究獲美國國家科學(xué)基金會杰出青年學(xué)者獎等20余項殊榮。

將心理學(xué)概念（如圖式）與實際的腦計算機(jī)制聯(lián)系起來總是充滿挑戰(zhàn)。因為大腦并非以抽象的圖式進(jìn)行思考。那不是大腦真正運作的方式。我們的大腦，特別是成熟的大腦（我的研究也涉及發(fā)展視角），它們的目標(biāo)是力圖在大部分時間（大約80%的時間）內(nèi)做出正確的判斷。它們會構(gòu)建關(guān)于世界的啟發(fā)式模型（heuristic models），以便引導(dǎo)我們在大多數(shù)情況下做出適應(yīng)性的行為。

大語言模型（LLMs）的價值在于其提供了信息論框架下的預(yù)測工具：它能模擬大腦對刺激的高維編碼（如細(xì)節(jié)豐富的初次感知）與后續(xù)低維表征（抽象化記憶痕跡）的轉(zhuǎn)換閾值。通過量化分析語言模型對特定刺激的表征模式，我們得以建立其與人類記憶行為間的可計算關(guān)聯(lián)，這為解析"刺激-記憶"的神經(jīng)編碼規(guī)則提供了新范式。

追問快讀：

1. 大腦并不是以“圖式”為單位運作，這只是我們?yōu)榻忉屝袨槎鴺?gòu)建的模型。

2. 人類數(shù)千年來一直在通過敘事操控記憶與認(rèn)知。當(dāng)情境發(fā)生變化時，基于常規(guī)圖式的大腦會做出非適應(yīng)性決策，因為它會對世界進(jìn)行假設(shè)。這正是錯誤記憶的根源。

3. 青少年傾向于強(qiáng)化分化存儲策略，通過抑制重疊內(nèi)容來維持信息的獨立性。他們依賴的是分散化、低整合度的記憶網(wǎng)絡(luò)，而非成人通過經(jīng)驗累積形成的優(yōu)化圖式系統(tǒng)。他們試圖收集盡可能多的關(guān)于世界的信息，而不太關(guān)心情境之間如何相互關(guān)聯(lián)。

4. 更小的海馬體（低維空間）反而支持更高效的推理。

5. 即便你明確指導(dǎo)孩子這么做，兒童的實際應(yīng)用傾向仍較低。他們存在一些根本性的局限，但你可以設(shè)定一個預(yù)期目標(biāo)，引導(dǎo)其認(rèn)知發(fā)展路徑。

6. 我接納他們作為獨立個體的存在，并理解他們的行為反應(yīng)，并非針對我或我的教養(yǎng)方式，而是源于他們內(nèi)在的神經(jīng)發(fā)育進(jìn)程。

保羅·米德爾布魯克斯：今天我們將深入探討一個既熟悉又神秘的概念——圖式（schema）。你可能熟悉它、依賴它，但你真的理解它嗎？圖式存在于我們的大腦中嗎？它如何塑造我們的實時認(rèn)知？這個源自18世紀(jì)哲學(xué)家伊曼努爾·康德的概念（Immanuel Kant，他將圖式視為先驗心智框架），經(jīng)過心理學(xué)家弗雷德里克·巴特利特（Frederic Bartlett）在1930年代的革新（用其解釋記憶組織原則），最終在現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)中煥發(fā)新生。

本次邀請到了得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的艾莉森·普雷斯頓教授，我們將一起從發(fā)展的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)視角，解析大腦如何通過不同神經(jīng)環(huán)路實現(xiàn)圖式計算，以及大腦在從童年到成年的發(fā)育過程中如何以不同方式實現(xiàn)這一點。需要說明的是，科學(xué)界對圖式的定義尚未完全統(tǒng)一，但艾莉森提出的操作性定義因其能清晰區(qū)分圖式與認(rèn)知地圖（cognitive maps）、概念網(wǎng)絡(luò)及語義信息而極具啟發(fā)性，這些認(rèn)知構(gòu)念常被混用，但其神經(jīng)實現(xiàn)機(jī)制實則涇渭分明。

接下來，我們將更深入地探討從兒童期到成年期的發(fā)展，大腦如何通過適應(yīng)性神經(jīng)重塑支撐圖式運算，以及更重要的是，科學(xué)家究竟該如何量化測量這種抽象認(rèn)知過程？

圖式的定義：

什么是圖式，什么不是圖式

保羅·米德爾布魯克斯：我們會使用一些概念作為工具用來理解心靈和大腦，圖式就是其中之一，但它屬于那些容易混淆的概念中的一個。我讀得越多，可能反而越覺得自己理解得不夠透徹。有時你談?wù)搱D式，有時你談?wù)撜J(rèn)知地圖，而現(xiàn)在我或許已分不清這兩者的區(qū)別，也許你能幫我理清一下。

艾莉森·普雷斯頓：是的，我對“圖式”的理解隨著時間的推移不斷改變。這一概念顯然源自巴特利特在1920-30年代的開創(chuàng)性工作，但當(dāng)今學(xué)界的使用方式已與其原意不同。我認(rèn)為重要的是我們需要思考操作性定義（operational definitions）是什么，尤其是作為神經(jīng)科學(xué)家，我不斷自問：如何將心理學(xué)概念（如圖式）映射到真實的腦計算過程？因為大腦并不是以“圖式”為單位運作，這只是我們?yōu)榻忉屝袨槎鴺?gòu)建的模型。

保羅·米德爾布魯克斯：誒，原來不是嗎？

艾莉森·普雷斯頓：在實際的細(xì)胞信號方面，當(dāng)然不是，但從它產(chǎn)生的結(jié)果來看，可能生成類似圖式的功能。

保羅·米德爾布魯克斯：如果大腦中沒有圖式，它仍然是一個心理學(xué)術(shù)語。

艾莉森·普雷斯頓：我認(rèn)為如果要將圖式與其他形式的概念，比如語義知識或概念，區(qū)分開來，有幾個方面是需要考慮的。其一，圖式不是一個時間點，其二，圖式是一系列順序的動作。你可以這樣理解：我們常將圖式和敘事（narratives）相提并論。當(dāng)我們想到去機(jī)場，你對“去機(jī)場”這一過程就擁有一個圖式。這涉及到安排交通工具或在機(jī)場停車，為這次旅行打包行李，甚至在去機(jī)場前幾天發(fā)生的事情等等。

保羅·米德爾布魯克斯：然后在出發(fā)當(dāng)天的早晨，我會把行李放進(jìn)汽車或交通工具里，無論是地鐵、公交車還是開車去機(jī)場。當(dāng)你到達(dá)機(jī)場時，你給幫你拿行李的司機(jī)小費，然后你進(jìn)去，你辦理登機(jī)手續(xù)······這就是常規(guī)流程，過安檢后，我會在常去的咖啡店買杯咖啡，然后在固定區(qū)域候機(jī)。至于是否提前排隊登機(jī)？如今幾乎沒人會坐在位子上等廣播通知了。

艾莉森·普雷斯頓：我就是坐在位子上等廣播通知的人。

保羅·米德爾布魯克斯：真佩服你，我就沒有那么耐心。我認(rèn)為圖式有一系列你期望的順序動作，就像一個知識庫，這就是它與概念不同的地方。概念不一定有事物應(yīng)該如何展開的順序例程和動作。

?圖源：Yasmin Ayumi

艾莉森·普雷斯頓：我認(rèn)為圖式應(yīng)被用作預(yù)測模型，幫助我們理解基于既有規(guī)則（A→B→C），如何預(yù)判下一步行動并選擇適應(yīng)性策略。對我來說，圖式超越了概念。你可以想象“狗”這個概念，它包含關(guān)聯(lián)特征（毛發(fā)、四腿、吠叫等）與范疇結(jié)構(gòu)（犬科動物），但這些靜態(tài)屬性集合無法等同于圖式。圖式的核心是動態(tài)的行動序列，而非特征的羅列。

保羅·米德爾布魯克斯：從某種意義而言，圖式與概念截然不同。作為心理學(xué)家，我們必須明確這些術(shù)語的操作化定義，并探索它們在大腦中的差異化表征。我認(rèn)為圖式必然包含時序性（至少部分程度），且與行動緊密綁定——無論是外顯行為（如值機(jī)）還是內(nèi)隱決策（如選擇咖啡店），圖式驅(qū)動著預(yù)測、選擇與行為執(zhí)行。

艾莉森·普雷斯頓：這可能不是一個完美的定義。我對圖式的定義一直在為此演變，因為我認(rèn)為還有其他形式。這正是我們心理學(xué)家覺得有點棘手的地方。比如有人提出“喬治·華盛頓圖式”的概念（整合其總統(tǒng)身份、歷史事件等關(guān)聯(lián)知識）。

保羅·米德爾布魯克斯：稍等，這里好像有問題。

艾莉森·普雷斯頓：是的，這里存在學(xué)術(shù)分歧，我不會稱之為圖式。我可能會稱之為喬治·華盛頓的概念，因其本質(zhì)是靜態(tài)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)（如“總統(tǒng)”、“獨立戰(zhàn)爭領(lǐng)袖”），而非動態(tài)行動序列。盡管有人持不同觀點，但我堅持：圖式需要是動態(tài)的、行動導(dǎo)向的，而“喬治·華盛頓”更符合概念的定義。

圖式與認(rèn)知地圖的異同

保羅·米德爾布魯克斯：我很喜歡剛剛的辨析！幫助我區(qū)分了什么是圖式，什么不是圖式。但最近我與研究人類情景記憶的學(xué)者西拉·格林（Ciara Greene）交流時，發(fā)現(xiàn)她對圖式的定義與你不同。她認(rèn)為圖式更接近概念或認(rèn)知地圖，強(qiáng)調(diào)記憶元素間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。你可能認(rèn)同這種關(guān)聯(lián)性本身，但分歧在于是否將其歸類為圖式。

艾莉森·普雷斯頓：確實，我同意你說的。

保羅·米德爾布魯克斯：是的，這就是圖式在她的理論框架中的概念邊界。而在你的定義中，這些關(guān)聯(lián)性事物（associative things）需要完全圍繞某個目標(biāo)或在世界中推進(jìn)的某種行動。

艾莉森·普雷斯頓：是的，我也研究過類別、概念以及認(rèn)知地圖，也仔細(xì)思考過這個問題，想?yún)^(qū)分它們的差異。我們可以這樣理解：雖然認(rèn)知地圖和概念的定義同樣復(fù)雜，但它們可以嵌入圖式中運作。以剛才提到的機(jī)場為例，整個流程就是一個圖式（值機(jī)→安檢→登機(jī)），而其中的“去常去咖啡店”可能涉及認(rèn)知地圖（空間導(dǎo)航）或概念（咖啡偏好），但這些元素只是圖式的組成部分。

保羅·米德爾布魯克斯：你可以為咖啡店單獨定義一個圖式或概念，來指導(dǎo)你在其中的行為。但圖式并非與認(rèn)知地圖或概念相互獨立 ——它更像是層級結(jié)構(gòu)中的上層框架，整合了這些子組件。若沒有本質(zhì)區(qū)別，為何需要兩個術(shù)語？難道它們不是同一事物的不同名稱？

艾莉森·普雷斯頓：這就是我認(rèn)為圖式與認(rèn)知地圖不同的地方，認(rèn)知地圖就像一組相互關(guān)系（interrelations），這些關(guān)系的來源不僅僅是直接經(jīng)驗，還包括事物之間推斷出的聯(lián)系。它本身不一定是靜態(tài)的，但能提供事物間關(guān)系的全局圖景，卻不一定包含與之相關(guān)的序列性行動計劃。

保羅·米德爾布魯克斯：認(rèn)知地圖這一術(shù)語，通常認(rèn)為是源自托爾曼（Tolman）對迷宮中的嚙齒動物的研究*。這種理論本身蘊含動態(tài)性，就是說，當(dāng)嚙齒動物被允許在迷宮中自由探索時，即使此前未接受過任務(wù)訓(xùn)練，它們也能在迷宮中發(fā)現(xiàn)捷徑并高效解決問題。托爾曼由此提出，動物大腦中存在一種內(nèi)部模型，即認(rèn)知地圖，使其無需遍歷整個迷宮即可推導(dǎo)出最優(yōu)路徑。這種動態(tài)性正是認(rèn)知地圖的核心特征。也因此，目前大部分研究集中在空間導(dǎo)航領(lǐng)域。

*研究來自：Tolman, Edward C. "Cognitive maps in rats and men." Psychological review 55.4 (1948): 189.

艾莉森·普雷斯頓：確實，認(rèn)知地圖具有強(qiáng)烈的空間屬性。

保羅·米德爾布魯克斯：直到近期，通過你和蒂姆·貝倫斯（Tim Behrens）等人的研究，認(rèn)知地圖概念才被拓展至事物間及概念間的邏輯關(guān)系?；蛟S直到最近，它的靜態(tài)屬性才得到更深入的探索。

艾莉森·普雷斯頓：這就是我要說的。也許我們可以把它看作是一個連續(xù)體（continuum）。也許認(rèn)知地圖和圖式之間會存在某些重疊區(qū)域，但我認(rèn)為認(rèn)知地圖的使用方式更靈活，它不一定存在一個你必須做的特定關(guān)系的順序。就像迷宮中老鼠的行為一樣，你可以根據(jù)需要隨時調(diào)整路徑、利用捷徑；而圖式在某種程度上確實與固定行為模式相關(guān)聯(lián)。

重申一遍，根據(jù)我個人的定義，我試圖圍繞人類或嚙齒類動物做出行動的內(nèi)在心理方式來進(jìn)行區(qū)分并理解，尤其是大腦神經(jīng)如何運作的方式，如果我們想研究它們，就必須加以區(qū)分。這就是當(dāng)前領(lǐng)域的現(xiàn)狀。就像你說的，之前的節(jié)目嘉賓也許不會同意我的觀點，但沒關(guān)系，因為分歧反而能催生更多值得驗證的科學(xué)問題，不是嗎？

圖式與記憶：

從圖式的角度，為何人類會出現(xiàn)錯誤記憶

保羅·米德爾布魯克斯：是的，之前節(jié)目嘉賓提出的核心觀點在于，記憶具有重構(gòu)性，這也是你在研究中所強(qiáng)調(diào)的。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯，記憶是建構(gòu)而成的。

保羅·米德爾布魯克斯：我們討論了我們記憶的各類缺陷。我們存在“錯誤記憶”的部分原因，在于當(dāng)我們在處理并存儲信息時，始終基于某種圖式進(jìn)行。圖式的本質(zhì)在于泛化知識。這可能就是你所說的整合過程。

艾莉森·普雷斯頓：這正是關(guān)鍵，整合過程會引發(fā)泛化。

保羅·米德爾布魯克斯：因此，當(dāng)你把某條知識納入圖式時，你實際上會丟失部分細(xì)節(jié)。

艾莉森·普雷斯頓：我認(rèn)為認(rèn)知地圖也不能完全避免這個問題。我的理解是，雖然形成認(rèn)知地圖或圖式的個體經(jīng)驗可能在記憶中逐漸消退，但這并不意味著圖式中不再保留具體細(xì)節(jié)。這正是我們需要深入思考的地方。總體而言，我同意大腦，尤其是成熟大腦（這也是我研究的方向）的目標(biāo)是在80%的情況下正確行事。

保羅·米德爾布魯克斯：大腦構(gòu)建世界的啟發(fā)式模型（heuristic models），讓我們在多數(shù)情況下做出適應(yīng)性行為。因為大腦能力和資源是有限的，無法追求完美，它的必須依賴能“大多數(shù)時候正確”的算法。但代價是，這些適應(yīng)性模型（比如圖式）偶爾會出錯，當(dāng)你遇到大腦中存儲的普遍規(guī)律之外的特殊例外時，就會判斷失誤。

艾莉森·普雷斯頓：問題在于，當(dāng)情境發(fā)生變化時，基于常規(guī)圖式（routine schemas）的大腦會做出非適應(yīng)性決策，因為它會對世界進(jìn)行假設(shè)。這正是錯誤記憶的根源，它是一種適應(yīng)性假設(shè)，比如你認(rèn)為“大多數(shù)情況下成立”，所以“現(xiàn)在也成立”。我認(rèn)為錯誤記憶就源于此。

保羅·米德爾布魯克斯：你基于聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)做出預(yù)測，但在特定情境下，這種預(yù)測可能并不成立。但只要預(yù)測有用，是否絕對正確并不重要，對吧？

艾莉森·普雷斯頓：正是如此。錯誤記憶有時具有適應(yīng)性，有時卻完全沒有，甚至可能造成一定危害。我認(rèn)為我們的大腦正在使用其有限的計算能力來在大部分時間內(nèi)把事情做對。這就是圖式和認(rèn)知地圖發(fā)揮作用的領(lǐng)域。但硬幣的另一面則是這些預(yù)測有時會出錯。

青少年、兒童和成人在圖式上的差異

保羅·米德爾布魯克斯：我原本打算稍后再提這個，但既然你已提到成熟大腦，那我們就先聊這個。你剛才討論的正是你研究的圖式形成領(lǐng)域，以及發(fā)育過程中相關(guān)的大腦處理過程和腦區(qū)。這時我聯(lián)想到你之前說的"成年人大腦的80%能正確行事"，這個比例具體如何體現(xiàn)？又比如青少年，你的研究顯示他們會主動抑制過去的細(xì)節(jié)，而兒童則不會。這種差異的百分比分布是怎樣的？讓我們繼續(xù)深入探討這個問題。

艾莉森·普雷斯頓：我不是說大腦的80%，而是你做的80%的事情是對的，這更接近于適應(yīng)性行為的范疇。在我們針對成熟個體的研究中，已證明這種知識形成過程，無論我們稱其為圖式或認(rèn)知地圖，部分依賴于海馬體與其他結(jié)構(gòu)的互動。海馬體是非常著名的涉及記憶的重要腦區(qū)，它能夠與前額葉皮層和頂葉皮層的其他結(jié)構(gòu)互動，這些結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)執(zhí)行功能、高層次的決策過程等。

連接海馬體與前額葉皮層的神經(jīng)通路是大腦中最晚發(fā)育完成的部分之一，直到30歲左右才完全成熟。這對知識形成機(jī)制顯然有重大意義。實際上，人類對大腦如何形成和運用知識的理解仍處于早期階段，因為直到約20年前，學(xué)界還認(rèn)為記憶系統(tǒng)在7歲時就已發(fā)育完成。直到最近，我們才修正觀點，認(rèn)識到記憶系統(tǒng)在青春期仍在持續(xù)發(fā)育。

我們?nèi)杂性S多未知領(lǐng)域。必須強(qiáng)調(diào)，這是一個開放的研究方向，需要更多探索。我對發(fā)育中的大腦之所以有上述想法，是因為即使在青春期，海馬體也不成熟。當(dāng)我們學(xué)習(xí)新事物時，正如我的研究所示，記憶并非與過去割裂。即使此刻我們交談時，當(dāng)我和你討論圖式，你會自然聯(lián)想到之前與其他嘉賓的對話。這不僅影響你當(dāng)前的注意力，還塑造了你對我所講內(nèi)容的編碼方式。

我們使用現(xiàn)有的知識來指導(dǎo)我們?nèi)绾卧谛碌慕?jīng)歷中學(xué)習(xí)。然而，由于7至10歲兒童的海馬體尚未成熟，他們的記憶提取過程在新學(xué)習(xí)經(jīng)歷中不會輕易激活先前知識，而更傾向于孤立地對待每段學(xué)習(xí)經(jīng)歷。如果想讓孩子們意識到這件事與兩周前在課堂上經(jīng)歷的另一件事有關(guān)，需要提供更多的外部提示。部分原因在于海馬體的提取機(jī)制在兒童中期尚未成熟，無法建立有時間間隔的學(xué)習(xí)經(jīng)歷之間的關(guān)聯(lián)。

?圖源：nora dorry

保羅·米德爾布魯克斯：用你的術(shù)語來說，兒童是知識的高度分化者（super differentiators），他們傾向于將經(jīng)驗拆解為孤立單元。

艾莉森·普雷斯頓：我正要談到這一點。他們甚至缺乏經(jīng)驗間的再激活（reactivate），他們最終對相關(guān)經(jīng)驗形成正交表征（orthogonal representations），因為他們使用不同神經(jīng)集群在不同時間進(jìn)行編碼。青少年則是矛盾的過渡者，他們的海馬體開始活躍，比如說他們會回憶往期播客內(nèi)容，但由于前額葉-頂葉的執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)未成熟，他們無法有效整合信息，導(dǎo)致處理策略與成人截然不同。

作為一個成年人，會把這些經(jīng)驗聯(lián)系起來，形成一個"圖式中的圖式"（schema of a schema）。青少年的大腦則選擇抑制這些重疊信息。

請允許我將大腦的運作稍作擬人化比喻，當(dāng)面對重疊的記憶內(nèi)容時，成人的大腦會啟動信息抑制機(jī)制，導(dǎo)致經(jīng)驗被存儲為高度分化的獨立痕跡。這一過程本質(zhì)上是自上而下的認(rèn)知調(diào)控。當(dāng)相似經(jīng)驗引發(fā)記憶表征沖突時，成年人的前額葉會主導(dǎo)決策，選擇通過重新聯(lián)結(jié)（relinking）將碎片化信息整合為連貫的圖式網(wǎng)絡(luò)（例如將A→B與B→C的經(jīng)驗直接合并為A→C的關(guān)聯(lián)），而青少年則傾向于強(qiáng)化分化存儲策略，通過抑制重疊內(nèi)容來維持信息的獨立性，這種策略能避免記憶混淆，卻需要付出更高的認(rèn)知代價。

我的研究核心之一正是推斷性推理（inferential reasoning）。在實驗中，我常要求參與者通過聯(lián)結(jié)不同時間的學(xué)習(xí)事件來調(diào)用知識。比如，我教你知道A事件和B事件相關(guān)聯(lián)，之后你又看到B事件和C事件相關(guān)聯(lián)。我會要求你推斷出A和C之間的關(guān)系。兒童和青少年能夠做到這一點，相比之下，成年人做這件事則要容易得多，因為他們在記憶中已經(jīng)形成了A和C之間的直接關(guān)聯(lián)。他們有一個可以用來推斷的連接紐帶，因此可以做出又快又果斷的判斷。兒童與青少年仍可完成，但需付出更多努力，因為他們擁有獨立的記憶痕跡，無論這些痕跡是正交化（orthogonalized）還是真正分化的（differentiated）。

兒童和青少年會這樣推導(dǎo)：既然A與B關(guān)聯(lián)，B又與C關(guān)聯(lián)，就必須依次從記憶中提取這兩個獨立事件，并在推理時進(jìn)行實時重組。盡管最終可能得出正確答案，但這種認(rèn)知路徑需要付出更高的努力成本，且更容易出錯。這并非認(rèn)為兒童或青少年缺乏推理能力，而是強(qiáng)調(diào)其知識構(gòu)建方式與成人存在本質(zhì)差異。他們依賴的是分散化、低整合度的記憶網(wǎng)絡(luò)，而非成人通過經(jīng)驗累積形成的優(yōu)化圖式系統(tǒng)。兩者的決策過程植根于完全不同的知識基底，這正是我們當(dāng)前研究的核心方向。

我們正在進(jìn)行縱向研究，追蹤青春期個體隨時間推移在知識形成方式上的轉(zhuǎn)變，試圖揭示他們何時開始以不同模式構(gòu)建知識。我們在實驗中設(shè)計了沒有明確正確答案的推理任務(wù)，所謂的“正確答案”實際上是用來對底層知識結(jié)構(gòu)客觀建模的工具。你做出的選擇完全取決于你的知識結(jié)構(gòu)本身，無關(guān)對錯。

這表明如果個體在不同年齡階段擁有不同類型的知識結(jié)構(gòu)，其選擇傾向自然會不同。這正是我們試圖論證的核心觀點。雖然我之前用育兒場景作類比，但關(guān)于青春期認(rèn)知最精妙的洞見其實來自嚙齒類動物恐懼條件反射研究，不知道你是否了解這類實驗。

在經(jīng)典恐懼條件反射范式中，研究人員將嚙齒類動物放入實驗箱并施加足部電擊，動物會學(xué)會恐懼這個特定空間環(huán)境。在一項改良實驗中，研究者分別測試了幼年、青少年和成年嚙齒類動物的反應(yīng)。當(dāng)處于即時情境（immediate situation）中時，所有年齡組被放入實驗箱時都會表現(xiàn)出僵直反應(yīng)（freeze response），這是嚙齒類動物對足部電擊的典型恐懼行為。

實驗的關(guān)鍵在于記憶檢索階段，也就是24或48小時后，研究人員將嚙齒類動物重新放入原環(huán)境而不施加電擊，觀察其行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，幼年組和成年組立刻表現(xiàn)出僵直反應(yīng)，而青少年組卻毫無反應(yīng)。

保羅·米德爾布魯克斯：我的天。

艾莉森·普雷斯頓：超級有趣的是，研究人員偶然將這些青少年期的嚙齒類動物在成年后用于另一項實驗。在該實驗中，當(dāng)時的青少年鼠已經(jīng)成熟，研究人員碰巧地把它們重新放回那個環(huán)境，它們立刻觸發(fā)了僵直反應(yīng)。這說明那段記憶并非不存在，而是它們在青少年時期選擇不去使用那段記憶。在后續(xù)的實驗進(jìn)一步表明，這種現(xiàn)象與海馬體中的記憶抑制有關(guān)。這些青少年期嚙齒類動物在提取恐懼情境時，會通過神經(jīng)抑制機(jī)制阻斷海馬體的記憶提取。

并非只有我一個人認(rèn)為青春期是一個探索的時期。那段時間你會試圖收集盡可能多的關(guān)于世界的信息，而不太關(guān)心情境之間如何相互關(guān)聯(lián)，這是在嘗試整理一套關(guān)于這個世界是什么樣的資料，這真的很有趣。后來，你可能能夠解決這些事物之間的所有關(guān)系。但在青春期，你不一定會像利用已知信息那樣去探索環(huán)境，而是盡可能多地探索環(huán)境。

保羅·米德爾布魯克斯：主動抑制的部分真的很有趣。當(dāng)你談?wù)撃切﹪X動物研究時，我想到的是互補(bǔ)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。我在想，也許發(fā)生的情況是，青少年時期的嚙齒動物仍然在海馬體中編碼記憶?；パa(bǔ)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的理念認(rèn)為，隨著時間的推移，海馬體才會將信息發(fā)送到皮層，而皮層需要很長時間來概括并將其編碼到皮層中。我原以為，“嗯，可能就是這樣?！钡鋵嵅皇?。

艾莉森·普雷斯頓：那些研究中并沒有觀察系統(tǒng)中的這種轉(zhuǎn)變。但你剛才提到的觀點很有趣。成年后記憶的調(diào)用可能不再依賴海馬體，但記憶本身仍存留其中。我認(rèn)為這種解釋是合理的。至少在青少年期，恐懼記憶仍存儲于海馬體，只是被主動抑制；而當(dāng)它們成年后被放回籠子時，是否需海馬體重新提??？這一點尚不明確。

我認(rèn)為研究者尚未通過特定實驗操作來驗證這一假設(shè)，但這仍是一個有價值的思考方向。記憶系統(tǒng)可能存在某種動態(tài)轉(zhuǎn)化過程，可能與互補(bǔ)學(xué)習(xí)系統(tǒng)相關(guān)。這一觀點非常值得探索。

保羅·米德爾布魯克斯：青少年的行為本身，就表明了主動抑制肯定存在。

艾莉森·普雷斯頓：是的，沒錯。無論是回憶自己的青春期，還是觀察家中青少年的行為，你都能發(fā)現(xiàn)——

保羅·米德爾布魯克斯：你的孩子多大了？18歲？

艾莉森·普雷斯頓：18歲和15歲。是的。我看到我的女兒正在經(jīng)歷這種轉(zhuǎn)變。我認(rèn)為這是直覺可感知的。通過軼事證據(jù)（anecdotally），我們可以觀察到類似"哦沒錯，這正是我孩子"的行為模式。我們可以憑直覺上知道這一點，但仍不清楚其成因、這種模式對人類大腦的適應(yīng)性意義，以及具體轉(zhuǎn)變的時間節(jié)點。我認(rèn)為這對于理解如何教育孩子很重要，因為教育21歲大學(xué)生的方式應(yīng)該與教育15歲孩子的方式不同，也應(yīng)該與教育7歲孩子的方式不同。

思考這些問題時，為了讓學(xué)習(xí)環(huán)境最具有適應(yīng)性，你必須了解大腦在這個特定時間點的能力和傾向，這就是我們希望通過這項研究達(dá)到的目標(biāo)。我還認(rèn)為這對理解心理健康障礙和風(fēng)險因素也很有幫助。我們所討論的這些現(xiàn)象可以解釋為什么青少年比其他人更具風(fēng)險，因為他們非常具有探索性，他們不會利用已有知識或觀察他人行為來獲取經(jīng)驗，而是更傾向于自己親身經(jīng)歷。

我認(rèn)為這對于我們思考記憶系統(tǒng)在發(fā)展過程中如何運作和變化，對日常行為、童年和青春期的影響等問題有很多有趣的啟示，希望我們能夠?qū)Υ诉M(jìn)行思考。

?圖源：L A U R E L I N E P A R I S

保羅·米德爾布魯克斯：從圖式形成的角度總結(jié)，兒童期就像在努力推開認(rèn)知之門，試圖抓住事物的基本輪廓；而進(jìn)入青少年期后，你已“半只腳跨入門內(nèi)”，此時大腦開始主動抑制冗余細(xì)節(jié)，因為你已建立穩(wěn)固基礎(chǔ)，接下來要做的就是探索未知。

然后，探索模式大多在我們進(jìn)入成年期時結(jié)束，此時的圖式系統(tǒng)已經(jīng)成熟了。

艾莉森·普雷斯頓：何謂完美或成熟，那就是你已經(jīng)盡可能多地利用了所知道的知識來構(gòu)建了一個具有適應(yīng)性的圖式，它能讓你在80%的時間里做出正確的決定，并能接受20%的出錯率。你的認(rèn)知模式從追求掌握特定實例的詳盡知識，轉(zhuǎn)向建立盡可能普適化的知識基礎(chǔ)。這正是我們討論的轉(zhuǎn)變過程。從心理學(xué)上講，這是從擁有實例記憶到擁有完全連接性、適應(yīng)性關(guān)系圖式記憶的轉(zhuǎn)變。

這就是知識遷移的核心。在某一情境中學(xué)到的內(nèi)容，能無縫應(yīng)用于其他所有相關(guān)情境。我認(rèn)為這種能力的本質(zhì)正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，從最大化地環(huán)境探索到成年期構(gòu)建出了一個更具適應(yīng)性系統(tǒng)。

圖式的層次性：

既可以模糊，又可以清晰

艾莉森·普雷斯頓：我想指出的是，我之前提到過，我認(rèn)為圖式并不總是模糊的。

你會在圖式中保留對行為至關(guān)重要的細(xì)節(jié)。其中某些部分可能被高度解析，而其他相對次要的部分在該圖式中則可能較不清晰。

保羅·米德爾布魯克斯：圖式應(yīng)該是可適應(yīng)且靈活的，因為我們總是在更新它們，但是會存在某個特定圖式，它的一些特征更加固化且適應(yīng)性較差嗎？

艾莉森·普雷斯頓：不知道。我認(rèn)為你會保留圖式中那些更明確的或者有助于區(qū)分在什么時候該做什么的部分。

保羅·米德爾布魯克斯：你可以有一個餐廳圖式，但可能還有關(guān)于餐廳的子圖式。在一家快餐店的行為與在一家正式餐廳的行為是不同的。

艾莉森·普雷斯頓：它們有共同的特征，而且在餐廳里我的目標(biāo)是進(jìn)去給自己弄點吃的，這一點上它們有很多共同之處。你在餐廳里所采取的行動和做出的預(yù)測，會根據(jù)它是快餐店還是正式餐廳而有所不同。

這就像圖式中那些用于區(qū)分不同決策選項的關(guān)鍵點會被高度解析。例如，在這種情境下我應(yīng)該選擇A，但在另一種情境中我就應(yīng)該選擇B，這正是圖式需要更清晰表征的部分。而圖式中關(guān)于快餐店與正式餐廳的相似性則會被壓縮處理，因為兩者的行為模式在本質(zhì)上是一致的。

我認(rèn)為，圖式中解析度較高的部分實際上會直接導(dǎo)致不同的行為選擇。

保羅·米德爾布魯克斯：圖式允許我們在新環(huán)境中泛化應(yīng)用既有知識。例如，若我進(jìn)入一家陌生餐廳，卻因遵循舊有行為模式而引發(fā)社交尷尬，此時大腦會觸發(fā)圖式更新，你會意識到"我需要在此建立新分支，因為之前填充的，也就是當(dāng)前行為模式在此情境下已不適用" 。

艾莉森·普雷斯頓：這就是我認(rèn)為的，人們擁有不同層次的圖式，在不同的情境中區(qū)分不同的行為模式。比如我在機(jī)場的行為，獨自旅行和與家人一起旅行時的行為模式就非常不同。這就是我要說的，并非圖式具有極端模糊性。它們會在需要模糊（fuzzy）的領(lǐng)域保持模糊，在應(yīng)當(dāng)明確的領(lǐng)域則保持清晰

保羅·米德爾布魯克斯：圖式就像解決一切問題的答案。這也是這類理論的問題所在，你總想讓它們適配所有問題。比如用它來解決這個問題，再用它應(yīng)對那個挑戰(zhàn)。但同樣重要的是，我們要明確圖式不是什么。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯。

從圖式的角度：

創(chuàng)造力到底是什么？

保羅·米德爾布魯克斯：我想問，創(chuàng)造力在這套理論中處于什么位置？

艾莉森·普雷斯頓：這是一個極富洞見的問題！我們和其他人確實有一些數(shù)據(jù)，表明核心記憶功能與人們創(chuàng)新性思考的能力有關(guān)。創(chuàng)造力的本質(zhì)，或許正是將看似無關(guān)的經(jīng)驗建立新聯(lián)結(jié)的能力。

保羅·米德爾布魯克斯：這種聯(lián)結(jié)需要記憶表征對齊（aligned）還是正交（orthogonal）？

艾莉森·普雷斯頓：目前尚無定論。但可以肯定的是，經(jīng)驗再激活，如提取過去事件與新經(jīng)驗關(guān)聯(lián)，是創(chuàng)造力的核心。因為這是你在"現(xiàn)在發(fā)生在我身上的事"與"之后發(fā)生的事"之間建立關(guān)聯(lián)的過程。

或許可以用“再激活調(diào)諧廣度”（the breadth of the reactivation tuning curve）來描述，即學(xué)習(xí)過程中再激活經(jīng)驗的范圍大小，這可能與創(chuàng)造力直接相關(guān)。

保羅·米德爾布魯克斯：從某種程度而言，遠(yuǎn)距離聯(lián)結(jié)（即看似無關(guān)經(jīng)驗的關(guān)聯(lián)）是最獨特且最具創(chuàng)造性的聯(lián)結(jié)方式。

艾莉森·普雷斯頓：我認(rèn)為創(chuàng)造力的核心在于再激活的廣度，即學(xué)習(xí)新經(jīng)驗時大腦選擇喚醒多少過往經(jīng)驗。至于創(chuàng)造力所需表征應(yīng)具備的高低維度，目前尚無定論。

保羅·米德爾布魯克斯：肯定是高維的。

艾莉森·普雷斯頓：我不確定。我看到過一些研究提出了相反的觀點。比如某些群體（如自閉癥譜系）的低維表征反而與創(chuàng)造力正相關(guān)。

保羅·米德爾布魯克斯：知道我為何如此確定嗎？因為我本人就是高維思考者。

艾莉森·普雷斯頓：哈哈你說得對。高緯度表征假說成立，意味著青少年比成年人更具有創(chuàng)造力。

保羅·米德爾布魯克斯：確實存在相關(guān)證據(jù)，但關(guān)鍵在于創(chuàng)造力的操作定義。

艾莉森·普雷斯頓：是的。這是一個復(fù)雜議題。我的團(tuán)隊雖未專注創(chuàng)造力研究，但確實有人觀察到知識和創(chuàng)造力緊密相關(guān)。尋找其中的交集，是我們深入研究這個領(lǐng)域的原因。創(chuàng)造力和我們之前討論過的關(guān)聯(lián)記憶機(jī)制一樣，本質(zhì)上是關(guān)聯(lián)性的。

保羅·米德爾布魯克斯：有個經(jīng)典說法：數(shù)學(xué)家過了24歲就“完蛋了”，因為他們創(chuàng)造力不足以解決新問題。這應(yīng)該與創(chuàng)造力在圖式理論中的位置有關(guān)，對吧？

艾莉森·普雷斯頓：是的。

流形的啟示：

圖式和認(rèn)知地圖表征的幾何結(jié)構(gòu)特性

保羅·米德爾布魯克斯：那么圖式不能做什么呢？它的局限性是什么？讓我舉個旁例說明。我們剛才好像在討論流形（manifold）和低維性（low dimensionality）。你提到過“流形”這個詞嗎？我記不太清了。

艾莉森·普雷斯頓：是的，我有時候會用。

保羅·米德爾布魯克斯：：神經(jīng)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，記錄大量神經(jīng)元，例如100個神經(jīng)元的活動時，其放電模式本應(yīng)占據(jù)100維空間，但實際行為中，比如做伸手等動作時，這些活動會坍縮為低維流形結(jié)構(gòu)（lower dimensional manifold structure），沿著該流形的軌跡決定了我們何時以及如何執(zhí)行伸手動作。

編譯補(bǔ)充：舉個例子，就像100個人各自亂跳是“群魔亂舞”（高維自由），但一旦跳廣場舞，所有人都會跟著領(lǐng)隊的動作整齊劃一（低維規(guī)律模式），這個集體動作的軌跡就決定了舞蹈的整體效果。神經(jīng)元的“低維流形”也是類似的道理。

保羅·米德爾布魯克斯：如今我看萬物皆流形，甚至兩個神經(jīng)元也能構(gòu)成流形！這讓人不知所措?，F(xiàn)在我到了這種地步，“哦，該死，一切都是流形”?！傲餍巍币辉~似乎失去了原有意義。

艾莉森·普雷斯頓：是的，我也會在系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)家面前使用“流形”這個詞。出于同樣的原因，他也會說：“哦，流形（又來了）。”

我覺得這個概念正在被很多人使用。雖然“流形”未必是終極真理，但從某種程度上講，流形是一種思考圖式的方式。你可以將圖式視為狀態(tài)空間中的軌跡，而這個空間本身就是一個流形。

保羅·米德爾布魯克斯：那么流形如何與圖式嵌套？它處于更低階的抽象層次，因為流形是通過測量神經(jīng)活動定義的，依賴于數(shù)據(jù)本身。

艾莉森·普雷斯頓：是的，我們正在使用這些工具來研究這些圖式表征的幾何結(jié)構(gòu)特性。你可以計算刺激之間的距離和方向向量，并通過這些幾何特征預(yù)測是否存在特定的圖式。

在我使用的簡單任務(wù)示例中——需要明確說明，我不會將其稱為圖式任務(wù)（schematic task）。受試者需學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)三組刺激物，例如先學(xué)習(xí)籃球和咖啡杯的關(guān)聯(lián)，再學(xué)習(xí)咖啡杯到植物的關(guān)聯(lián)。最終測試能否推斷“籃球與植物是否存在關(guān)聯(lián)”？此類任務(wù)包含37組或更多類似的三元組合，每個都包含其他三幅圖像。

早期研究發(fā)現(xiàn)，成熟的大腦會直接建立籃球到植物的跨層級關(guān)聯(lián)，且所有三元組的神經(jīng)表征在腦中幾何對齊，也就是說，預(yù)測“籃球-植物”關(guān)系的向量方向，同樣適用于其他三元組（如“書本→燈泡→山峰”）。這種跨任務(wù)的一致性即圖式的本質(zhì)，即若能在神經(jīng)空間中預(yù)測路徑遍歷方式，且該預(yù)測適用于任務(wù)的其他層面，則構(gòu)成真實圖式。從某種意義上說，這是二級推斷（second level inference）。

保羅·米德爾布魯克斯：換言之，任務(wù)表現(xiàn)優(yōu)異者的神經(jīng)表征高度對齊，而表現(xiàn)差者則幾何結(jié)構(gòu)混亂？

艾莉森·普雷斯頓：是的。那些做不到的人可能在進(jìn)行初級推斷（first level inference），但無法實現(xiàn)表征對齊，因而其表征泛化的能力較弱。大腦可以在不同層次上進(jìn)行推斷，我可以把A和B分開，例如，把籃球和杯子的表征與杯子和植物的表征分開。有些人會把籃球和植物聯(lián)系起來，但他們不一定會把它與其他所有事物對齊。這反映了不同層次的大腦成熟度。但我們?nèi)圆恢朗鞘裁磳?dǎo)致了這些人的不同。

我無法預(yù)測哪些個體能夠更高效利用神經(jīng)幾何特性，但已知海馬體-前額葉白質(zhì)連接強(qiáng)度可以預(yù)測這類任務(wù)的表現(xiàn)，連接越強(qiáng)，神經(jīng)幾何對齊越精準(zhǔn)。

保羅·米德爾布魯克斯：白質(zhì)就是軸突。

艾莉森·普雷斯頓：是的。白質(zhì)是海馬體與其他腦區(qū)（如前額葉）雙向通信的物理通路。白質(zhì)連接更強(qiáng)的人，在這些任務(wù)中表現(xiàn)更好。此外，在發(fā)育過程中，海馬體的體積大小也會影響任務(wù)能力。我們對此類個體差異的驅(qū)動因素有所察覺，但尚未獲得充分證據(jù)。

即使在成年被試中，他們的任務(wù)表現(xiàn)也存在很大差異。這也是一個懸而未決的問題。比如，神經(jīng)表征高度對齊一定是優(yōu)勢嗎？可能未必，過度對齊可能限制靈活性。

?圖源：Ivo van de Grift

保羅·米德爾布魯克斯：我們談?wù)劤墒於龋╩aturity）。你的研究聚焦于海馬體、前額葉（尤其是內(nèi)側(cè)前額葉）及其周邊腦區(qū)的交互機(jī)制。眾所周知，或至少在我的認(rèn)知框架或者認(rèn)知地圖里，前額葉皮層在兒童發(fā)育過程中，每天都在形成數(shù)以百萬計的新連接（突觸發(fā)生），然后在青少年晚期經(jīng)歷突觸修剪，對嗎？

艾莉森·普雷斯頓：是在青春期左右，這取決于你的性別和年齡。

保羅·米德爾布魯克斯：好的。由于前額葉皮層還沒有被修剪，還沒有被磨礪完善，他們無法抑制（inhibit）不當(dāng)行為且具有探索性（exploratory），我們因此寬容青少年的過失，對吧？

艾莉森·普雷斯頓：整個大腦都在經(jīng)歷修剪過程，不只是前額葉皮層。

保羅·米德爾布魯克斯：海馬體的修剪機(jī)制如何？

艾莉森·普雷斯頓：我之前提到過海馬體體積與行為之間存在相關(guān)性，它與任務(wù)表現(xiàn)相關(guān)。有趣的是，海馬體中有一塊特定子區(qū)能夠預(yù)測你完成這項任務(wù)的能力，這可以與修剪過程聯(lián)系起來。

從某些方面看，青春期的神經(jīng)變化體現(xiàn)為連接數(shù)量的減少，這會在MRI掃描中自動顯示為體積減少及相關(guān)結(jié)構(gòu)變化。海馬體體積減少可預(yù)測任務(wù)表現(xiàn)，而更優(yōu)表現(xiàn)可能與修剪相關(guān)，修剪過程最終產(chǎn)生低維可能性；當(dāng)你進(jìn)行修剪時，實際上正在自動降低神經(jīng)空間的潛在維度性。

保羅·米德爾布魯克斯：所以容量空間縮小意味著——

艾莉森·普雷斯頓：是的！更小的海馬體（低維空間）反而支持高效推理，它們修剪去除了冗余連接，留下精煉的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。

保羅·米德爾布魯克斯：回到你舉的籃球和植物的例子，以及它們之間的關(guān)聯(lián)。當(dāng)你談到圖式的時候。我可能——

艾莉森·普雷斯頓：我要明確一點，那不是圖式。

保羅·米德爾布魯克斯：我正想問呢，那是認(rèn)知地圖嗎？

艾莉森·普雷斯頓：這正是認(rèn)知地圖（cognitive map）形成的初始階段。真正的認(rèn)知地圖需要多組關(guān)聯(lián)的幾何對齊（如所有三元組的神經(jīng)表征方向一致）。我們通過關(guān)聯(lián)推理任務(wù)（如籃球→杯子→植物）研究這種能力的形成機(jī)制，它超越了直接觀察，是構(gòu)建認(rèn)知地圖與圖式的基石。

此任務(wù)雖簡單，卻能揭示復(fù)雜認(rèn)知地圖的神經(jīng)機(jī)制。當(dāng)不同三元組的神經(jīng)表征幾何對齊時，即標(biāo)志認(rèn)知地圖的形成。

保羅·米德爾布魯克斯：沒錯，但還不是圖式。

艾莉森·普雷斯頓：是的，因為圖式必須包含時序性行動計劃，也就是“先做什么，后做什么”。這是我對圖式的定義，以區(qū)別于認(rèn)知地圖。

保羅·米德爾布魯克斯：明白了。你通過定義圖式的時序性內(nèi)涵間接劃定了其外延，圖式必須包含時間與行動序列。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯，圖式還涉及行為選擇，如決策與執(zhí)行，這是其核心特征。

這有助于將其與更偏向靜態(tài)的“類別”區(qū)分開來（雖然我不確定“靜態(tài)”是否是最貼切的詞）。我之所以強(qiáng)調(diào)這一點，是因為我們需要明確這些術(shù)語的邊界：比如，如何從類別中推導(dǎo)出行為和預(yù)測？類別可以告訴我某個刺激屬于A類還是B類（如“這是貓還是狗”），但它無法提供行動序列（比如“如何訓(xùn)練貓”），也不包含高度互聯(lián)的知識網(wǎng)絡(luò)（比如“貓的習(xí)性如何影響訓(xùn)練方法”）。

“概念”比“類別”更抽象。這是一種可能的定義。比如說，當(dāng)你思考忠誠這樣的概念時，你可能會聯(lián)想到忠誠的行為和忠誠的人，但這和區(qū)分狗或者貓的“類別”非常不一樣。甚至是區(qū)分名詞和動詞的區(qū)別的概念也一樣。這與我們討論的認(rèn)知地圖完全不同，我認(rèn)為認(rèn)知地圖與圖式屬于世界模型；它們與更廣泛層面的概念和類別存在本質(zhì)差異。

保羅·米德爾布魯克斯：它們可以是概念和類別間關(guān)系的模型？

艾莉森·普雷斯頓：沒錯，它們可以是概念與類別關(guān)系的整合模型。我傾向于將其視為層級化的復(fù)雜性結(jié)構(gòu)，每一層級疊加更復(fù)雜的關(guān)系與規(guī)則。盡管我的定義可能不完美，但明確術(shù)語邊界對科學(xué)研究至關(guān)重要。

術(shù)語模糊，難以操作：

神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域?qū)π睦韺W(xué)研究的批評

保羅·米德爾布魯克斯：有一點始終讓我感到困擾，就是語言作為溝通工具是低維且模糊的，卻能承載無限含義。而科學(xué)的一大優(yōu)點是要求對研究對象進(jìn)行操作定義。你是否認(rèn)為，神經(jīng)科學(xué)對心理學(xué)的批評，如“圖式”等術(shù)語過于泛化、缺乏實證基礎(chǔ)，正源于此？換句話說，若“圖式”可以隨意解釋，它就不再是可科學(xué)研究的對象。

艾莉森·普雷斯頓：這一直存在爭議。以回憶（recollection）與熟悉感（familiarity）理論為例，這是早期用神經(jīng)影像學(xué)的方法研究心理學(xué)概念的核心領(lǐng)域。當(dāng)你在街上認(rèn)出某人卻想不起細(xì)節(jié)，如名字、相遇場景，這種“似曾相識”感就是熟悉感；而能提取具體細(xì)節(jié)，如“上周在咖啡館見過”，則屬于回憶。

保羅·米德爾布魯克斯：當(dāng)你看到那個人時，你會說：“哦，六個月前我在某個健身房上芭蕾課的時候見過他?！蹦憧赡苌踔敛挥浀盟拿?，但你有更多關(guān)于你在哪里認(rèn)識他、為什么認(rèn)識他等背景信息。這就是回憶。

艾莉森·普雷斯頓：為了解析這些現(xiàn)象，學(xué)界曾長期認(rèn)為“海馬體負(fù)責(zé)回憶，其他腦區(qū)負(fù)責(zé)熟悉感”。這種說法既對也不對。

保羅·米德爾布魯克斯：這甚至都不能說是錯的。

艾莉森·普雷斯頓：傳統(tǒng)模型并不算錯誤，但過于籠統(tǒng)。大腦通過突觸可塑性，即從單個細(xì)胞到大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化，對經(jīng)驗進(jìn)行“計算”，最終涌現(xiàn)出回憶的體驗。但“回憶”這類低維術(shù)語，掩蓋了從表觀遺傳調(diào)控、分子信號、細(xì)胞活動到系統(tǒng)級協(xié)作的復(fù)雜過程。這些術(shù)語本身并非錯誤，但它們無法解釋“為何我能記得六個月前在健身房見過某人”這一體驗背后所涉及的復(fù)雜機(jī)制。

保羅·米德爾布魯克斯：也許我們不擅長從系統(tǒng)層面思考問題。至少對我來說，我想盡可能地簡化問題，比如說“好吧，海馬體負(fù)責(zé)熟悉感”。因為這樣聽起來更簡單。

艾莉森·普雷斯頓：大腦對所有事情都會采用捷徑和啟發(fā)式方法。

保羅·米德爾布魯克斯：沒錯。

艾莉森·普雷斯頓：這就是我之前跟你說的，我們構(gòu)建啟發(fā)式方法是為了讓事情有80%的正確率，在語言中也一樣。

保羅·米德爾布魯克斯：我在博士論文中研究的是元認(rèn)知（metacognition），但是在這瞬間我很難向你描述這個術(shù)語是什么意思。實際上，你提到的熟悉感和回憶的區(qū)分讓我想到了它，因為很多關(guān)于元認(rèn)知的研究是基于熟悉感的。

艾莉森·普雷斯頓：并不是說這些術(shù)語或原理本身有什么錯誤，只是當(dāng)我們將元認(rèn)知籠統(tǒng)地理解“我們知道自己知道或者不知道某件事”的體驗時，該描述對于弄懂這些體驗背后的實際機(jī)制來說是不夠的。

保羅·米德爾布魯克斯：我發(fā)現(xiàn)語言在很多時候都不足以表達(dá)我想表達(dá)的內(nèi)容。這并不是因為我是一個高維度思考者，而是因為我覺得語言本身的表達(dá)能力是有限的。

艾莉森·普雷斯頓：有時候確實如此。這也是為什么在思考圖式時，我們常常覺得語言不夠用。這可能正是我嘗試用信息理論的思維方式去思考的原因，實際進(jìn)入大腦的信息是什么，以及大腦基于這些經(jīng)歷存儲了什么樣的信息？用信息理論的術(shù)語來思考，能讓我嘗試去量化一些東西。這樣一來，我對該術(shù)語或原理的語言定義可能也會隨之調(diào)整。這是一個不斷權(quán)衡的過程，這種自然博弈過程促使我們反思，如果現(xiàn)有圖式定義無法解釋存儲信息的本質(zhì)，應(yīng)如何修正定義？

信息論對圖式研究的影響

艾莉森·普雷斯頓：我受到了計算機(jī)科學(xué)和人工智能的影響，在研究中使用了很多這樣的工具，在某種程度上，我已經(jīng)成為了一名信息理論家。

保羅·米德爾布魯克斯：這是什么意思？

艾莉森·普雷斯頓：當(dāng)你思考輸入大腦的實際信息時，它包含多少比特，呈現(xiàn)何種形態(tài)、系統(tǒng)編碼這些比特的容量（capacity）如何、以及大腦通過何種采樣算法（sampling algorithms）實現(xiàn)高效信息采樣，這些問題構(gòu)成了核心研究維度。我們可以借助互信息理論（mutual information theory）、困惑度（perplexity）與驚奇度（surprise）等模型，量化大腦處理刺激的過程。我認(rèn)為，我們既要充分理解刺激本身，也要同等重視對刺激的處理方式，而這與人類注意力的機(jī)制密不可分。

保羅·米德爾布魯克斯：從信息理論的角度出發(fā)，鑒于大腦的有限容量，所以必須關(guān)注環(huán)境中最重要的特征。重要性的判定取決于目標(biāo)；具體而言，它由任務(wù)性質(zhì)與目標(biāo)設(shè)定共同決定。我們剛剛在高層次上談到了不同年齡段的不同目標(biāo)。青少年的目標(biāo)是探索環(huán)境，成年人的目標(biāo)是盡可能利用他們所知道的東西。這實際上對不同年齡段記憶表征的維度也有有趣的啟示。

艾莉森·普雷斯頓：這一假說尚待驗證，但極具探索價值。我們推測，在學(xué)習(xí)新經(jīng)驗時，成人的神經(jīng)表征維度可能呈現(xiàn)U型曲線，初期維度升高，隨后通過圖式整合降低維度；相比之下，青少年的主動抑制舊知識從而使其維持高維表征。而圖式天然涉及信息壓縮，從而提高行為效率。這就是記憶有時候模糊或出錯的地方，源于對目標(biāo)無關(guān)維度的主動壓縮。當(dāng)你后來需要使用基礎(chǔ)知識時，你可能會錯誤地填補(bǔ)那些被壓縮的維度。

保羅·米德爾布魯克斯：你必須從那個低維圖式表征的確切空間中進(jìn)行采樣。

艾莉森·普雷斯頓：正是如此！信息理論的價值在于，它為我們提供了量化知識結(jié)構(gòu)動態(tài)變化的工具，無論是通過個體內(nèi)部還是跨發(fā)展階段的量化分析，通過分析神經(jīng)表征的維度性，我們能間接測量人類記憶的圖式化程度及其演化軌跡。

保羅·米德爾布魯克斯：我想到了信息論在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域存在的一個爭議，神經(jīng)科學(xué)近年過度追捧信息量化研究，將一切認(rèn)知過程簡化為信息流的傳遞。比如朱利奧·托諾尼（Giulio Tononi）提出的整合信息理論在意識研究領(lǐng)域非常熱門，他用互信息和因果傳遞解釋意識。

即便是創(chuàng)立了香農(nóng)信息論的香農(nóng)（Claude Shannon）本人，也曾警告不要將其直接應(yīng)用于生物系統(tǒng)。核心之一是，傳統(tǒng)信息論要求存在發(fā)送方與接收方，且接收方必須預(yù)知所有可能的信號集合。但你之前提到，圖式本質(zhì)上是目標(biāo)驅(qū)動的行為框架。于是我設(shè)想，如果將目標(biāo)視為“可能的消息集合”，讓目標(biāo)本身定義接收信號的范疇（比如只有與目標(biāo)相關(guān)的信息被接收），或許能構(gòu)建一種新的信息度量方式。你認(rèn)為這一思路可行嗎？

艾莉森·普雷斯頓：我認(rèn)同這一思路，因為目標(biāo)在某種意義上設(shè)定了注意力過濾器（attention filter），進(jìn)而決定哪些潛在信息能被接收。目前我們尚未全面應(yīng)用這一理論，但實驗室已啟動新方向，與德州大學(xué)奧斯汀分校的亞歷克斯（Alex）合作，開展更貼近真實世界刺激與自然敘事的研究。亞歷克斯的研究專長是語義知識編碼，他大量運用大語言模型（LLMs）解析這一過程。我們的合作源于一個共同問題——“人們真正的記憶內(nèi)容”，而他的工作聚焦于記憶與知識的神經(jīng)機(jī)制。

我們的實驗設(shè)計是讓被試聆聽故事后延遲回憶故事的內(nèi)容，進(jìn)而分析刺激信息與回憶的時間節(jié)點之間的關(guān)系，以及回憶細(xì)節(jié)的分辨率。研究大量應(yīng)用信息論工具，尤其是基于LLMs的逐詞預(yù)測能力，在此框架下，利用LLMs模擬“信息發(fā)送者”與“接收者”（communicator-receiver）的交互。由于我們使用的大型語言模型經(jīng)過了大量的訓(xùn)練，刺激信息非常豐富。

保羅·米德爾布魯克斯：沒錯，有數(shù)百萬種可能的消息。

艾莉森·普雷斯頓：正是如此。我們正用這種方法刻畫記憶的關(guān)鍵時間節(jié)點及其信息采樣模式。對于更簡化的實驗任務(wù)而言，目標(biāo)至關(guān)重要，它決定了被試的注意力焦點，也屏蔽了無關(guān)信息。作為心理學(xué)家，我們必須警惕這一點，無論是指導(dǎo)人類被試的實驗指令，還是訓(xùn)練非人靈長類或嚙齒類的任務(wù)范式，本質(zhì)上都在預(yù)設(shè)他們的“信息過濾器”，從而系統(tǒng)性地偏向某些知識獲取方式。

這真的很有趣。回到圖式相關(guān)的研究，有人嘗試教給孩子們將不同經(jīng)歷聯(lián)系起來的策略。即便你明確指導(dǎo)他們這么做，兒童的實際應(yīng)用傾向仍較低。這說明他們在完成這件事上存在一些根本性的局限，但你可以給他們設(shè)定一個預(yù)期目標(biāo)，引導(dǎo)其認(rèn)知發(fā)展路徑。

該研究由我實驗室的研究助理妮可·瓦爾加（Nicole Varga）主導(dǎo)，她和帕特里夏·鮑爾（Patricia Bauer）一起合作，采用了和我們籃球與植物那個例子類似但更貼近現(xiàn)實的范式。你可以學(xué)習(xí)一個事實，這屬于語義知識的范疇。例如：先學(xué)習(xí)“所有袋鼠的幼崽都叫Joey”，再被告知藍(lán)飛鼠是袋鼠的一種"，隨后推理問題“藍(lán)飛鼠的幼崽叫什么？”答案自然是Joey。

成年人在這方面的表現(xiàn)比六歲孩子要好。即便你告訴六歲孩子要把這些信息在記憶中聯(lián)系起來，他們的表現(xiàn)還是不如成年人。

不過，通過目標(biāo)設(shè)定可引導(dǎo)個體信息處理路徑。成人的認(rèn)知系統(tǒng)存在差異，不同個體對“藍(lán)飛鼠與幼崽喬伊”的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度差異顯著。通過設(shè)定目標(biāo)，我們可以引導(dǎo)成人調(diào)整這種關(guān)聯(lián)。然而，兒童的認(rèn)知系統(tǒng)存在固有限制，難以靈活執(zhí)行此類任務(wù)。從信息論的角度來看，我認(rèn)為目標(biāo)為接收者預(yù)期接收的消息設(shè)定了一個重要的篩選條件。

?圖源：Bee Johnson

保羅·米德爾布魯克斯：你的意思是，現(xiàn)在在哪兒都能看到“比特”了嗎？

艾莉森·普雷斯頓：不，我將信息論視為一種工具，它和所有工具一樣存在局限。關(guān)鍵在于如何針對具體任務(wù)設(shè)計實驗，明確哪些變量需要量化，并評估信息論是否適用。

保羅·米德爾布魯克斯：如果你清楚自己要什么，那么它就有助于你設(shè)計出更好的任務(wù)。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯。這就是我們從一開始就引入信息論來研究相關(guān)問題的原因。

人工智能啟示：

圖式理論對LLM的挑戰(zhàn)

保羅·米德爾布魯克斯：我們之前略有提及，但我想聽聽你對現(xiàn)代人工智能（如大語言模型）的看法。結(jié)合你在圖式發(fā)展與時間維度上的研究，當(dāng)審視大語言模型或廣義的現(xiàn)代AI模型時，您認(rèn)為它們是否顯得幼稚可笑？當(dāng)然它們令人驚嘆，但你認(rèn)為哪些神經(jīng)科學(xué)原則應(yīng)被用于改進(jìn)模型？例如，模型是否需要像人腦一樣階段性抑制某些信息？

艾莉森·普雷斯頓：我認(rèn)為AI無需完全模仿人類，它們的核心目標(biāo)并非如此。盡管設(shè)計類人模型或許是可敬的目標(biāo)，但這未必是唯一路徑。

保羅·米德爾布魯克斯：但不管怎樣，這種情況已經(jīng)在發(fā)生。

艾莉森·普雷斯頓：確實如此。

保羅·米德爾布魯克斯：模仿人類并非AI開發(fā)的必選項。

艾莉森·普雷斯頓：我將從兩個方向展開：一是如何用AI解決神經(jīng)科學(xué)問題，如解析腦成像數(shù)據(jù)，二是神經(jīng)科學(xué)如何啟發(fā)AI，盡管對于后者我的思考尚未體系化。

當(dāng)前的大語言模型與人類存在本質(zhì)差異，它們的訓(xùn)練數(shù)據(jù)（如全網(wǎng)文本）與人類經(jīng)驗（多模態(tài)交互）截然不同。盡管它們過去在推理任務(wù)（如邏輯推斷）糟糕，但近年來進(jìn)步神速。兩三年前，它們在推理和演繹等方面還比較薄弱。而這正是人工智能領(lǐng)域目前重點攻克的方向。

保羅·米德爾布魯克斯：AI領(lǐng)域常有這樣的劇情：宣稱“遇到技術(shù)瓶頸“，隨后通過擴(kuò)大模型規(guī)模直接碾壓瓶頸。

艾莉森·普雷斯頓：確實如此。但模型的進(jìn)步機(jī)制仍不透明，這種“黑箱躍遷”令人興奮，也暗藏風(fēng)險。是的。這種震撼令人不安。

保羅·米德爾布魯克斯：是的。這種震撼令人不安。

艾莉森·普雷斯頓：是的，我們利用大語言模型（如GPT）作為預(yù)測表征工具。當(dāng)模型在數(shù)十億文本數(shù)據(jù)上訓(xùn)練后，它能高精度預(yù)測敘事中的下一個詞，這源于其對人類語言整體特征的統(tǒng)計建模。這對認(rèn)知實驗設(shè)計極具價值，例如，向受試者呈現(xiàn)自然敘事時，模型可量化刺激細(xì)節(jié)的顆粒度，進(jìn)而分析受試者的回憶表現(xiàn)差異，是逐字復(fù)述（高細(xì)節(jié)還原），還是模糊概括（低細(xì)節(jié)整合）?！?/p>

舉例來說，假設(shè)你聽到一個故事：角色決定狂吃垃圾食品，他坐在電視前，吃了一品脫冰激凌、一碗爆米花和一袋薯片。若你的記憶是以高維表征儲存，其細(xì)節(jié)較為精確，你會原樣復(fù)述這三種垃圾食品。

但多數(shù)人會用圖式來回憶。有些人在編碼這個故事時，心里可能會想著：“哦，他們暴吃了一堆垃圾食品?！被貞浧饋砜赡芫椭徽f：“哦，他們暴吃了一堆垃圾食品。”僅此而已。而另一些人可能會說：“他們坐在電視機(jī)前，吃了一品脫冰淇淋，一碗爆米花，還有一袋薯片?！边@就是一種高維度的表征。而還有人，這時候圖式就開始變得有趣了，他們會說：“哦，他們吃了一堆垃圾食品。有好多士力架，還吃了披薩。”他們給出了不同種類的垃圾食品。

保羅·米德爾布魯克斯：等等，這是說模型還是？

艾莉森·普雷斯頓：人類會這樣做，他們會根據(jù)圖式補(bǔ)全細(xì)節(jié)。而AI模型需要調(diào)整參數(shù)才能實現(xiàn)，你可以設(shè)置模型輸出具體細(xì)節(jié)。

保羅·米德爾布魯克斯：為什么人們會有不同的表現(xiàn)，既會有簡單回憶，也會有詳細(xì)描述呢？

艾莉森·普雷斯頓：個體差異本身便是研究重點，關(guān)鍵機(jī)制不僅存在于回憶階段，記憶編碼過程的運作方式同樣至關(guān)重要。例如，當(dāng)聽到“角色吃垃圾食品”時，某些人會主動忽略具體食物種類，因為這與故事主旨無關(guān)。但當(dāng)你要求他們詳細(xì)回憶時，他們反而會調(diào)用其他“垃圾食品”圖式填充細(xì)節(jié)，即使原文未提及。

保羅·米德爾布魯克斯：圖式會作為提取細(xì)節(jié)的入口。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯。這就是虛假記憶產(chǎn)生的原因。就像是我運用自己的圖式重現(xiàn)了一些當(dāng)時沒有以足夠高維度進(jìn)行編碼的內(nèi)容?，F(xiàn)在你讓我回憶，我就可能會出現(xiàn)虛假記憶。

這種情況在概念和詞匯方面也會出現(xiàn)。

大型語言模型的獨特價值所在，它能從信息論視角預(yù)測人類在何時會選擇高維編碼或低維編碼。例如，模型可量化分析某個刺激的“記憶潛力”， 又能量化其與人類記憶的神經(jīng)關(guān)聯(lián)強(qiáng)度。

如果我們對此有足夠深入的了解，就可以利用這些模型以特定的方式構(gòu)建具有特定屬性的敘事，然后讓人類對這些敘事進(jìn)行評估，問他們：“這些故事中，哪一個最令人難忘？” 更進(jìn)一步，通過模型生成能精確誘導(dǎo)特定知識狀態(tài)的刺激材料，實現(xiàn)對認(rèn)知過程的可控操縱。

保羅·米德爾布魯克斯：哦，操控和支配。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯。你可以用這些模型以有趣的方式來測試哪些內(nèi)容對人們來說真正具有記憶點。

保羅·米德爾布魯克斯：關(guān)鍵在于，通過特定敘事結(jié)構(gòu)，你實際上在“編碼”受眾的圖式形成路徑。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯。

保羅·米德爾布魯克斯：這其實就是作家的本職工作。

艾莉森·普雷斯頓：確實，人類數(shù)千年來一直在通過敘事操控記憶與認(rèn)知。

弄清楚什么樣的人算得上優(yōu)秀的講故事者，是個很有趣的問題。這就涉及到創(chuàng)造力的話題。盡管敘事學(xué)已有大量研究，但過去缺乏量化工具。如今神經(jīng)科學(xué)如何反哺AI？

保羅·米德爾布魯克斯：你是否認(rèn)為AI領(lǐng)域應(yīng)主動吸收神經(jīng)科學(xué)的成果？例如，將圖式理論融入模型設(shè)計？

艾莉森·普雷斯頓：這正是我們當(dāng)前研究的前沿方向，通過共享工具，如信息論框架與大語言模型，我們實現(xiàn)了跨學(xué)科的范式融合。當(dāng)采用信息論的共同語言時，認(rèn)知機(jī)制與計算模型的深層關(guān)聯(lián)自然顯現(xiàn)。許多研究已開始引用我們的工作，例如設(shè)計具備推理能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。而AI研究者也正將大語言模型應(yīng)用于我們探索數(shù)十年的研究問題，比如記憶預(yù)測。這種雙向滲透體現(xiàn)著學(xué)科發(fā)展的必然，AI研究者試圖用模型破解我們長期探索的認(rèn)知難題，而神經(jīng)科學(xué)的理論框架正在重塑AI架構(gòu)的設(shè)計哲學(xué)。盡管當(dāng)前LLMs僅聚焦語言，但其底層機(jī)制，如注意力權(quán)重分配，與人類記憶的圖式編碼存在深層關(guān)聯(lián)。

保羅·米德爾布魯克斯：有人可能會不同意這種觀點。

艾莉森·普雷斯頓：具體來說，當(dāng)前AI模型（如LLMs）缺乏多模態(tài)整合能力。人類大腦能將視覺、聽覺、情感等信息無縫整合為統(tǒng)一表征，而AI模型仍處于初級階段，它們要么處理文本（如GPT-4），要么處理圖像（如DALL·E），但無法像人類一樣融合多模態(tài)輸入構(gòu)建圖式，AI模型還在繼續(xù)發(fā)展構(gòu)建中。以觀影過程為例，人類會同步整合敘事內(nèi)容、情感線索、視覺元素、人物關(guān)系與物體識別，這正是LLMs與當(dāng)前多模態(tài)模型的根本缺陷所在。

保羅·米德爾布魯克斯：就像之前討論的“垃圾食品”圖式需要多模態(tài)整合一樣。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯。該問題具有多維復(fù)雜性。大型語言模型無法捕捉這些事物中的視覺和空間信息，正如很多時候你看電影時，并沒有臺詞，只有動作。有時候屏幕上甚至都沒有人物。人類大腦能夠自然地完成多模態(tài)整合，并利用多源信息的預(yù)測和意外（如突然的寂靜預(yù)示危險）構(gòu)建意義，而人工智能模型目前還做不到這一點。

保羅·米德爾布魯克斯：你會如何構(gòu)建一個人工智能模型呢？

艾莉森·普雷斯頓：我不知道。我不是搞人工智能的。不過確實有人在研究這個。他們正在努力構(gòu)建這些大型的多模態(tài)模型，以便根據(jù)不同的數(shù)據(jù)源進(jìn)行跨模態(tài)預(yù)測。這是人工智能領(lǐng)域的一個重要研究方向。也許人工智能可以向人類大腦學(xué)習(xí)，了解人類大腦是如何整合這些信息的。我期待這類模型的誕生，因其能幫助我們實證研究真實情境下的情景記憶編碼過程。非常期待看到這方面的進(jìn)展。

保羅·米德爾布魯克斯：簡而言之，你支持用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為腦活動的代理模型，進(jìn)而反推真實大腦的運作機(jī)制。如果能用模型預(yù)測腦活動，你認(rèn)為這是有價值的。

艾莉森·普雷斯頓：它們并非完全代理，而是量化工具。模型允許我們參數(shù)化某些變量，如注意力權(quán)重、記憶熵，并觀察大腦是否遵循這些變量。盡管這些參數(shù)未必精確對應(yīng)神經(jīng)機(jī)制，但就像數(shù)學(xué)心理學(xué)用簡化模型量化行為一樣，它們提供了可操作的測量框架。

當(dāng)前模型并非試圖復(fù)現(xiàn)人腦，而是作為計算工具。例如，模型如何通過特定計算預(yù)測行為？我們可進(jìn)一步驗證這些計算是否與腦活動關(guān)聯(lián)。這才是它們的核心價值。

保羅·米德爾布魯克斯：數(shù)學(xué)心理學(xué)模型的精妙之處在于其極簡性，這些微型模型能用少數(shù)直觀參數(shù)解釋復(fù)雜行為。只要接受模型的前提假設(shè)，如人類決策依賴預(yù)期效用最大化，且其預(yù)測符合實際行為數(shù)據(jù)，就能構(gòu)建一個邏輯自洽的理論框架，如用強(qiáng)化學(xué)習(xí)解釋購物選擇。然而，大模型的龐大規(guī)模與復(fù)雜性，卻讓這種可解釋性被徹底摒棄，淪為無法追溯因果的黑箱。

艾莉森·普雷斯頓：確實如此。

保羅·米德爾布魯克斯：如果只需針對特定問題（如預(yù)測單詞序列）而無需全局解釋模型行為，或許這種限制是可接受的，但……

艾莉森·普雷斯頓：但研究存在邊界。我們嘗試通過調(diào)整注意力層（attention layer），探索模型如何編碼信息。例如，在敘事任務(wù)中，某些注意力頭可能專門捕捉時間順序（如“先發(fā)生A，后發(fā)生B”），而其他頭處理情感關(guān)鍵詞（如“悲傷”“興奮”）。我們可通過遮蔽或增強(qiáng)特定頭來驗證假設(shè)，但這不意味著我能解釋模型第9層與第12層的功能差異，這如同破解黑箱（black box）中的未知密碼。理解這些模型的本質(zhì)、目標(biāo)及其與大腦的映射關(guān)系存在根本性障礙，畢竟人工智能與人類神經(jīng)系統(tǒng)遵循截然不同的演化邏輯。

保羅·米德爾布魯克斯：完全認(rèn)同。但耐人尋味的是，許多研究者堅信AI模型即大腦的數(shù)字化身。更荒誕的是，當(dāng)前模型的神經(jīng)元概念（如McCulloch-Pitts神經(jīng)元）基于1943年的理論，與真實神經(jīng)元的生物復(fù)雜性相比，簡直像用蒸汽機(jī)圖紙造火箭。

艾莉森·普雷斯頓：這些模型需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，與大腦有著本質(zhì)的區(qū)別。人類大腦的學(xué)習(xí)過程可不需要那么多數(shù)據(jù)。

從實驗室到真實場景

——對養(yǎng)育者的啟示

保羅·米德爾布魯克斯：我想從你的子女談起，當(dāng)然也包括你實驗室的學(xué)生，你的研究，尤其是青少年神經(jīng)發(fā)育，是否影響了你對多樣性行為的接納方式？”

艾莉森·普雷斯頓：我先說說我的孩子吧。畢竟作為一名研究青少年發(fā)展的神經(jīng)科學(xué)家，有時候這方面的研究確實對我有幫助。

保羅·米德爾布魯克斯：真的嗎？我的研究領(lǐng)域與家庭生活仿佛平行世界，我?guī)缀鯊奈磳W(xué)術(shù)知識應(yīng)用到育兒中。

艾莉森·普雷斯頓：我確實會這樣。比如當(dāng)我的青少年孩子做出沖動行為時，我會想：“這是因為他們的前額葉皮層（注：負(fù)責(zé)決策與沖動控制的腦區(qū)）尚未發(fā)育成熟。”這讓我能以更包容的態(tài)度看待他們的行為——畢竟他們的大腦正在按自然規(guī)律發(fā)展。

保羅·米德爾布魯克斯：你真這么跟他們說了？“你大腦還沒發(fā)育好呢?！?/p>

艾莉森·普雷斯頓：當(dāng)他們心情不錯時，我會用開玩笑的口吻這么說。但更多時候，我內(nèi)心會默念：“別被激怒，他們的大腦本就該如此運作?！边@種科學(xué)視角讓我更平和地應(yīng)對青春期行為。

保羅·米德爾布魯克斯：不過，孩子們會認(rèn)同這種解釋嗎？

艾莉森·普雷斯頓：有時候會吧。

保羅·米德爾布魯克斯：你之前私下提到，很驚訝于孩子們在他們成長過程沒有討厭過你。

艾莉森·普雷斯頓：是的，他們喜歡和我相處。

保羅·米德爾布魯克斯：這已是為人父母最大的慰藉。

艾莉森·普雷斯頓：不，我認(rèn)為這是育兒的一大成功。我接納他們作為獨立個體的存在，并理解他們的行為反應(yīng)并非針對我或我的教養(yǎng)方式，而是源于他們內(nèi)在的神經(jīng)發(fā)育進(jìn)程，這種視角至關(guān)重要。若非如此，我不知該如何應(yīng)對。

保羅·米德爾布魯克斯：確實有幫助。

艾莉森·普雷斯頓：還有一件事，我女兒上高中的時候被診斷出患有多動癥。我們讓她做了基因檢測，以便了解哪種藥物對她最有效。我們發(fā)現(xiàn)她大腦中的D2受體過于活躍，會將多巴胺從突觸間隙中清除得太快。這會帶來一些影響。另外，我拿出大學(xué)時的幻燈片向她解釋她大腦里發(fā)生的情況。這讓她更能接收自己的多動癥，因為她明白了背后的生物學(xué)原理，也讓她意識到自己并沒有什么問題，只是大腦發(fā)生了一些改變。

保羅·米德爾布魯克斯：是的，她不會再覺得這個問題有多獨特了。

艾莉森·普雷斯頓：某種意義上，她的大腦以獨特方式變得更高效了，這是干預(yù)的結(jié)果。作為父母，這種經(jīng)歷讓我受益匪淺。我的兒子今年15歲，他在3歲時被診斷出腦癌。身為神經(jīng)科學(xué)家，這一身份無疑幫助我應(yīng)對了那些艱難時刻。我常利用神經(jīng)科學(xué)知識為其他父母提供支持，雖不總是奏效，但至少提供了新的視角。至于指導(dǎo)他人，我不確定我是否像在實驗室中一樣系統(tǒng)化，更多時候，我是用同理心去指導(dǎo)他們。

保羅·米德爾布魯克斯：關(guān)于實驗室里的學(xué)生們，你在招聘的時候會掃描他們的大腦，看看他們大腦的分化和整合能力如何，對嗎？

艾莉森·普雷斯頓：沒有，我沒這么做。而且我也不知道自己能不能這么做。我不知道要做到什么程度，才能看著一個人的大腦掃描結(jié)果說：“哦，你就是我想要的那種能夠成長為創(chuàng)造性思考者的人?！?/p>

保羅·米德爾布魯克斯：也許有一天可以吧。

艾莉森·普雷斯頓：也許吧。

保羅·米德爾布魯克斯：好的，艾莉森，謝謝你抽出時間來和我聊這些。我一開始就說過，我的目標(biāo)是更好地理解圖式。你一開始就提到了一些關(guān)鍵內(nèi)容，比如順序性、時間序列的重要性，以及它們與目標(biāo)的關(guān)聯(lián)，這對我很有幫助。我一直想弄清楚圖式和認(rèn)知地圖之間的區(qū)別，現(xiàn)在這個問題解決了。我現(xiàn)在對圖式的理解清晰多了。

它仍然是一種心理構(gòu)念。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯，它是對實際發(fā)生過程的一種低維度描述。

后記

承認(rèn)孩子神經(jīng)發(fā)育的局限性能讓我們在育兒過程中保持輕松的心態(tài)。在成年人看來比較簡單的任務(wù)，比如文中提到的聯(lián)想推理任務(wù)，也許在孩子們眼里就是無厘頭的，籃球就是籃球，植物就是植物，就如同玩耍是玩耍，未來是未來，我現(xiàn)在玩耍和未來的人生有什么關(guān)系呢？看完這篇文章，以后可能就沒那么容易紅溫了吧?？磥?，人本主義的含金量還在提高，養(yǎng)育還是得以孩子為中心。雞娃不如雞自己，畢竟我們的大腦要發(fā)育得更加成熟不是～

*為保證閱讀體驗，本文對聽稿進(jìn)行了適當(dāng)?shù)鼐庉嫛?/p>

原對話指路：https://www.thetransmitter.org/brain-inspired/alison-preston-explains-how-our-brains-form-mental-frameworks-for-interpreting-the-world/