研究人员破解跨物种认知灵活性的神经通路

北京，中国，2025年5月20日 – 在今天由Genomic Press发表的一篇全面综述文章中，神经科学家们揭示了使认知泛化成为可能的复杂神经机制——认知泛化是将先前经验的学习应用到新场景的关键能力——这项研究跨越了不同物种。该研究绘制了从海马到皮层的神经通路图，提供了可能彻底改变我们对阿尔茨海默病和自闭症谱系障碍等疾病理解的见解。

大脑如何将过去知识应用于新情境

将先前经验的学习转移到新环境中是认知灵活性最基本的方面之一，对各物种的生存至关重要。然而，直到现在，啮齿类动物、灵长类动物和人类大脑中连接不同区域的潜在神经机制仍然知之甚少。

"认知泛化本质上是生物体如何将所学知识应用到新情境中，"北京理工大学的全振振博士，该研究的通讯作者解释道。"虽然这种心理灵活性提高了生存能力，但支持它的神经架构直到最近仍然是一个黑匣子。"

研究团队对啮齿类动物、非人灵长类动物和人类进行的众多研究数据进行了全面分析，建立了一个连贯的框架，以理解不同脑区如何对认知泛化做出贡献。

海马是泛化的基础

研究团队的发现表明，海马通过两个关键过程在认知泛化中发挥关键作用：重映射和回放。

"我们的分析表明，海马重映射活动——即神经元对新环境反应时重组其发放模式——在泛化过程中创建抽象规则，"该研究的共同作者宋达博士指出。"不同的海马亚区处理不同类型的记忆，实现了经验的专门化处理。"

研究人员发现，在尖波纹波期间，一种独特的脑波模式，海马以压缩的时间序列重放经验。这种回放机制似乎对提取不同经验中的共同特征至关重要，形成了泛化的基础。

这些海马回放模式能否作为神经退行性疾病早期检测的潜在生物标志物？作者建议这种可能性值得进一步探索，特别是考虑到在阿尔茨海默病等疾病中观察到的这些模式的扰动。

皮层区域：泛化的执行网络

该综述强调了参与认知泛化的三个关键皮层区域：

前额叶皮层： 在所有研究的物种中，对基于规则的分类至关重要，处理低级和高级抽象，使生物体能够识别不同经验中的模式。

"前额叶皮层在从经验中抽象规则的作用方面，在不同物种之间表现出显著的一致性，"北京理工大学和深圳MSU-BIT大学的资深作者洪清教授解释道。"这种进化保守性表明其对认知灵活性的根本重要性。"

眶额皮层： 驱动基于价值的决策和基于概念的决策，帮助生物体根据先前学习的结果确定哪些经验值得泛化。

后顶叶皮层： 通过对过去经验的感知处理指导泛化，作为感觉历史缓冲器，影响新感知的分类方式。

使这些发现特别重要的是识别连接这些区域的综合神经环路。该研究表明，这些脑结构及其相关行为在不同物种之间的相似性，暗示了这些关键认知机制的进化保守性。

对神经系统疾病的意义

研究团队的分析超越了正常脑功能，检视了认知泛化障碍在各种神经系统疾病中的表现。

"阿尔茨海默病患者表现出显著的记忆泛化障碍，这与海马体积减少相关，"全博士指出。"类似地，自闭症谱系障碍的个体往往在规则抽象和形成原型表征方面遇到困难，反映出前额叶处理的潜在功能障碍。"

认知泛化缺陷与神经系统疾病之间的这些联系开辟了潜在诊断方法和治疗干预的新途径。专门针对泛化过程的训练能否帮助缓解这些疾病的症状？这仍然是未来研究的一个引人入胜的问题。

未来方向

随着研究技术的进步，作者提出了几个有前景的进一步调查方向，包括更详细地绘制支持泛化的海马-皮层连接图，以及开发针对这些网络的治疗方法。

"理解认知泛化的神经基础可能导致针对思维灵活性受损的疾病的新干预方法，"洪清教授建议。"我们的下一个挑战是将这些见解转化为可能让患者受益的实际应用。"

这项全面分析不仅澄清了认知泛化的神经基础，还为针对相关神经系统疾病的干预措施提出了有前景的方向。通过将动物模型与人类研究相结合，该研究提供了一个转化框架，可能加速新治疗方法的开发。

发表在Brain Medicine上题为"跨物种认知泛化的神经机制：从海马到皮层"的文章，自2025年5月20日起可在Brain Medicine通过开放获取免费获得，超链接如下：https://doi.org/10.61373/bm025w.0047。

关于Brain Medicine: Brain Medicine (ISSN: 2997-2639，在线版和2997-2647，印刷版)是由Genomic Press(纽约)出版的高质量医学研究期刊。Brain Medicine是从基础神经科学创新到脑医学转化倡议的跨学科路径的新家园。该期刊的范围包括脑部疾病的基础科学、病因、结果、治疗和社会影响，跨越所有临床学科及其界面。

访问Genomic Press虚拟图书馆：https://issues.genomicpress.com/bookcase/gtvov/

我们的完整网站在：https://genomicpress.kglmeridian.com/