大腦如何判斷一個信號是“好事”還是“危險”并決定靠近還是躲開？背內(nèi)側(cè)前額葉皮層（dmPFC）就像一個“決策中心”，能同時讀取刺激的突出程度、好壞和價值。

基于此，2026年1月7日，波爾多大學Daniel Jercog研究團隊在Nature雜志發(fā)表了“Prefrontal neural geometry of learned cues guides motivated behaviours”揭示了前額葉神經(jīng)對習得性線索的表征結(jié)構引導動機行為。

在此，作者利用鈣成像技術，在自由活動的雄性小鼠中記錄了dmPFC單個神經(jīng)元群體的活動，同時讓小鼠區(qū)分預測不同獎賞或懲罰結(jié)果的刺激。這一范式前所未有地實現(xiàn)了對顯著性、效價和價值信息的分離。發(fā)現(xiàn)dmPFC神經(jīng)元群體主要編碼習得性刺激的趨近性（獎賞）和回避性（懲罰）價值，而不同的亞群則沿著相互正交的信息軸分別編碼效價和顯著性。這些結(jié)果揭示了在關聯(lián)學習過程中，dmPFC神經(jīng)網(wǎng)絡對刺激的價值、顯著性和效價進行并發(fā)且多維度的群體編碼。dmPFC神經(jīng)表征的幾何結(jié)構動態(tài)地塑造了趨近性和回避性動機行為。

圖一 用于評估顯著性、效價和價值編碼的行為框架與任務

為了弄清大腦如何區(qū)分“重要但不同性質(zhì)”的信號（比如“有大獎”和“有大危險”），作者設計了一個巧妙的行為任務：讓小鼠聽到不同聲音，分別預示獎勵、輕微電擊或強烈電擊。關鍵在于，小鼠對“大獎”和“強電擊”的反應強度差不多，都會快速穿梭到另一側(cè)，說明這兩個刺激同樣重要（高顯著性），但一個讓人靠近，一個讓人躲開（效價相反）。

研究發(fā)現(xiàn)，小鼠能清楚區(qū)分它們：聽到獎勵信號后會去舔水口，而聽到電擊信號則不會。而且，抑制dmPFC小鼠就分不清這些信號了，說明dmPFC對判斷刺激意義至關重要。

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這個任務成功分離了動機行為中的三個關鍵維度：顯著性（有多重要）、效價（是好是壞）和價值（具體多好或多壞）。

圖二 dmPFC神經(jīng)群體活動符合價值編碼模式

作者通過鈣成像記錄小鼠dmPFC在趨近-回避任務中的神經(jīng)活動，發(fā)現(xiàn)：不同預測結(jié)果的線索（獎勵、弱懲罰、強懲罰）。雖然單個神經(jīng)元反應多樣，但群體活動能清晰區(qū)分每種線索且這種區(qū)分并非由聲音本身或動作驅(qū)動，而是由線索所關聯(lián)的結(jié)果價值決定。

關鍵證據(jù)來自“獎賞貶值”和“厭惡再賦值”實驗：當獎勵變得不那么誘人時，大腦對獎勵線索的表征變得模糊；當弱懲罰升級為強懲罰時，其神經(jīng)表征也隨之“升級”變得更像強懲罰信號。在消退學習中，當某個線索不再預示結(jié)果，它的神經(jīng)活動也逐漸“回歸空白”。

這些結(jié)果表明：dmPFC并不單獨編碼“重要性”或“好壞”，而是以群體活動整體反映刺激的預期價值。

圖三 dmPFC并行編碼顯著性、效價與價值

在識別出 dmPFC 中存在分別參與顯著性和效價編碼的部分重疊神經(jīng)元亞群后，作者進一步探究了顯著性、效價和價值這三個動機維度如何在該腦區(qū)共同組織。由于“價值”涉及對刺激行為意義的綜合評估，難以用簡單的二元分類捕捉，研究者改用多變量回歸方法：以刺激誘發(fā)的運動速度變化量化顯著性，以動物的穿梭反應概率衡量價值并用邏輯回歸解碼具有明確正負屬性的效價。

結(jié)果表明，從刺激出現(xiàn)起，dmPFC 的群體神經(jīng)活動就能同時可靠地解碼這三個維度。在表征結(jié)構上，顯著性將強趨近與強厭惡刺激聚在一起（因二者都突出），而價值則將它們按行為意義梯度分開；效價則清晰區(qū)分正負類別。將各維度的解碼權重投影到共享的神經(jīng)活動主成分空間后，發(fā)現(xiàn)三者彼此接近正交，說明它們由相對獨立的神經(jīng)子空間支持。

此外，單個神經(jīng)元對這三個維度的貢獻呈現(xiàn)混合模式：有的特異編碼某一維度，有的則同時參與多個維度。這表明 dmPFC 通過靈活組合特異性和多路復用的神經(jīng)編碼策略，并行處理多種動機信息，從而支持復雜的行為決策。

總結(jié)

本研究發(fā)現(xiàn)，dmPFC通過同一群神經(jīng)元同時編碼獎賞與威脅線索的多維信息（如顯著性、效價、預測性），形成一種靈活的“關聯(lián)地圖”。這種多維表征機制使大腦能根據(jù)環(huán)境線索動態(tài)調(diào)整趨近或回避行為。該發(fā)現(xiàn)為理解焦慮、抑郁、PTSD等精神疾病中關聯(lián)學習缺陷（如過度恐懼或快感缺失）提供了神經(jīng)環(huán)路基礎，提示dmPFC的整合功能失調(diào)可能是多種精神障礙的共同機制。

文章來源

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09902-2

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