近日，解放軍總醫(yī)院第九醫(yī)學(xué)中心、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所、吉林大學(xué)第一醫(yī)院聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，在《自然·通訊》（Nature Communications）發(fā)表重要成果，揭示靈長(zhǎng)類(lèi)大腦“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的神經(jīng)機(jī)制，破解知識(shí)復(fù)用與靈活適應(yīng)的平衡難題。

大腦如何實(shí)現(xiàn)“舉一反三”，始終是認(rèn)知科學(xué)謎題。團(tuán)隊(duì)以3只雄性獼猴為對(duì)象，開(kāi)展視覺(jué)—運(yùn)動(dòng)映射任務(wù)訓(xùn)練，記錄背外側(cè)前運(yùn)動(dòng)皮層728個(gè)神經(jīng)單元活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)獼猴學(xué)習(xí)同類(lèi)新任務(wù)效率顯著提升，遇規(guī)則沖突任務(wù)則學(xué)習(xí)變慢，證實(shí)靈長(zhǎng)類(lèi)可提取并遷移抽象決策規(guī)則，沖突時(shí)復(fù)用失效。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩個(gè)子空間的功能關(guān)聯(lián)，兩個(gè)子空間的近乎正交性，讓穩(wěn)定的知識(shí)存儲(chǔ)與靈活的全新信息編碼得以同時(shí)實(shí)現(xiàn)，徹底避免了“學(xué)新忘舊”或“守舊難學(xué)新”的問(wèn)題。

值得注意的是，學(xué)界此前僅在海馬體、前額葉皮層等負(fù)責(zé)高級(jí)認(rèn)知的腦區(qū)發(fā)現(xiàn)過(guò)神經(jīng)相關(guān)圖式，而本次研究在負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)與決策的背外側(cè)前運(yùn)動(dòng)皮層也發(fā)現(xiàn)了這一模式，表明領(lǐng)域特異性的圖式復(fù)用并非屬于某個(gè)腦區(qū)，而是靈長(zhǎng)類(lèi)大腦普遍的神經(jīng)組織原則。

該發(fā)現(xiàn)將神經(jīng)圖式從海馬體、前額葉，拓展至運(yùn)動(dòng)決策腦區(qū)，表明圖式復(fù)用是靈長(zhǎng)類(lèi)大腦普遍組織原則。成果獲國(guó)家科技創(chuàng)新2030“腦科學(xué)與類(lèi)腦研究”重大項(xiàng)目等資助，共同通訊作者為顧建文教授、余山研究員。

這一成果不僅深化了我們對(duì)靈長(zhǎng)類(lèi)大腦學(xué)習(xí)機(jī)制的理解，也為人工智能的發(fā)展提供了重要啟示。解放軍總醫(yī)院第九醫(yī)學(xué)中心顧建文教授表示，該機(jī)制的發(fā)現(xiàn)從創(chuàng)新的角度解析了大腦“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的機(jī)制機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，借鑒大腦的正交表征空間策略，讓AI將核心的規(guī)則知識(shí)放在專(zhuān)門(mén)的“決策領(lǐng)域”穩(wěn)定保存，同時(shí)用獨(dú)立的“刺激領(lǐng)域”處理新的具體信息，有望助力AI具備像人類(lèi)大腦一樣快速學(xué)習(xí)、靈活適應(yīng)的能力。

主管| 解放軍總醫(yī)院政治工作部

主辦| 宣傳處融媒體中心

來(lái)源 | 第九醫(yī)學(xué)中心

撰文 | 何　芳　劉　燕

刊期 | 第3075期

總編：熊　剛

主編：晏　黎

編審：張　密　李笑一

編輯：劉超英