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(duì)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(gè)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(chǎng)景時(shí)，會(huì)基于既往經(jīng)驗(yàn)自動(dòng)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(gè)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(diǎn)。普雷斯頓團(tuán)隊(duì)通過研究海馬體、前額葉皮層與頂葉皮層的神經(jīng)活動(dòng)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(dòng)小鼠的運(yùn)動(dòng)皮層與基底神經(jīng)節(jié)神經(jīng)集群活動(dòng)如何編碼自然行為，于匹茲堡大學(xué)馬克·薩默教授實(shí)驗(yàn)室獲得認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)博士學(xué)位。同時(shí)，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(yùn)用功能磁共振（fMRI）與計(jì)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(jí)期刊收錄，其研究獲美國國家科學(xué)基金會(huì)杰出青年學(xué)者獎(jiǎng)等20余項(xiàng)殊榮。

將心理學(xué)概念（如圖式）與實(shí)際的腦計(jì)算機(jī)制聯(lián)系起來總是充滿挑戰(zhàn)。因?yàn)榇竽X并非以抽象的圖式進(jìn)行思考。那不是大腦真正運(yùn)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(shí)間（大約80%的時(shí)間）內(nèi)做出正確的判斷。它們會(huì)構(gòu)建關(guān)于世界的啟發(fā)式模型（heuristic models），以便引導(dǎo)我們?cè)诖蠖鄶?shù)情況下做出適應(yīng)性的行為。

大語言模型（LLMs）的價(jià)值在于其提供了信息論框架下的預(yù)測(cè)工具：它能模擬大腦對(duì)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(duì)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(jì)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(yùn)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(shí)，基于常規(guī)圖式的大腦會(huì)做出非適應(yīng)性決策，因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)世界進(jìn)行假設(shè)。這正是錯(cuò)誤記憶的根源。

3. 青少年傾向于強(qiáng)化分化存儲(chǔ)策略，通過抑制重疊內(nèi)容來維持信息的獨(dú)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(yàn)累積形成的優(yōu)化圖式系統(tǒng)。他們?cè)噲D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(shí)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(gè)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(dú)立個(gè)體的存在，并理解他們的行為反應(yīng)，并非針對(duì)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(gè)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(shí)時(shí)認(rèn)知？這個(gè)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(yàn)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(qǐng)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(shí)現(xiàn)圖式計(jì)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。需要說明的是，科學(xué)界對(duì)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(shí)現(xiàn)機(jī)制實(shí)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(yùn)算，以及更重要的是，科學(xué)家究竟該如何量化測(cè)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(huì)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(gè)。我讀得越多，可能反而越覺得自己理解得不夠透徹。有時(shí)你談?wù)搱D式，有時(shí)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(duì)“圖式”的理解隨著時(shí)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(shí)的腦計(jì)算過程？因?yàn)榇竽X并不是以“圖式”為單位運(yùn)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(shí)際的細(xì)胞信號(hào)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(gè)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(shí)或概念，區(qū)分開來，有幾個(gè)方面是需要考慮的。其一，圖式不是一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，其二，圖式是一系列順序的動(dòng)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(chǎng)，你對(duì)“去機(jī)場(chǎng)”這一過程就擁有一個(gè)圖式。這涉及到安排交通工具或在機(jī)場(chǎng)停車，為這次旅行打包行李，甚至在去機(jī)場(chǎng)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(huì)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(chǎng)。當(dāng)你到達(dá)機(jī)場(chǎng)時(shí)，你給幫你拿行李的司機(jī)小費(fèi)，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(huì)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(duì)登機(jī)？如今幾乎沒人會(huì)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(dòng)作，就像一個(gè)知識(shí)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(dòng)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(cè)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(dòng)并選擇適應(yīng)性策略。對(duì)我來說，圖式超越了概念。你可以想象“狗”這個(gè)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(dòng)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(dòng)態(tài)的行動(dòng)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?cè)诖竽X中的差異化表征。我認(rèn)為圖式必然包含時(shí)序性（至少部分程度），且與行動(dòng)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(dòng)著預(yù)測(cè)、選擇與行為執(zhí)行。

艾莉森·普雷斯頓：這可能不是一個(gè)完美的定義。我對(duì)圖式的定義一直在為此演變，因?yàn)槲艺J(rèn)為還有其他形式。這正是我們心理學(xué)家覺得有點(diǎn)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(shí)）。

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(huì)稱之為圖式。我可能會(huì)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(dú)立戰(zhàn)爭領(lǐng)袖”），而非動(dòng)態(tài)行動(dòng)序列。盡管有人持不同觀點(diǎn)，但我堅(jiān)持：圖式需要是動(dòng)態(tài)的、行動(dòng)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(shí)，發(fā)現(xiàn)她對(duì)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(shí)，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(gè)目標(biāo)或在世界中推進(jìn)的某種行動(dòng)。

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(gè)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(yùn)作。以剛才提到的機(jī)場(chǎng)為例，整個(gè)流程就是一個(gè)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(dú)定義一個(gè)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(dú)立 ——它更像是層級(jí)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(gè)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(yàn)，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(dòng)計(jì)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(duì)迷宮中的嚙齒動(dòng)物的研究*。這種理論本身蘊(yùn)含動(dòng)態(tài)性，就是說，當(dāng)嚙齒動(dòng)物被允許在迷宮中自由探索時(shí)，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(dòng)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(gè)迷宮即可推導(dǎo)出最優(yōu)路徑。這種動(dòng)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(shí)，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(gè)連續(xù)體（continuum）。也許認(rèn)知地圖和圖式之間會(huì)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(gè)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(shí)調(diào)整路徑、利用捷徑；而圖式在某種程度上確實(shí)與固定行為模式相關(guān)聯(lián)。

重申一遍，根據(jù)我個(gè)人的定義，我試圖圍繞人類或嚙齒類動(dòng)物做出行動(dòng)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(yùn)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(huì)同意我的觀點(diǎn)，但沒關(guān)系，因?yàn)榉制绶炊艽呱嘀档抿?yàn)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(huì)出現(xiàn)錯(cuò)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(diǎn)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(cuò)，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(cuò)誤記憶”的部分原因，在于當(dāng)我們?cè)谔幚聿⒋鎯?chǔ)信息時(shí)，始終基于某種圖式進(jìn)行。圖式的本質(zhì)在于泛化知識(shí)。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(huì)引發(fā)泛化。

保羅·米德爾布魯克斯：因此，當(dāng)你把某條知識(shí)納入圖式時(shí)，你實(shí)際上會(huì)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(gè)問題。我的理解是，雖然形成認(rèn)知地圖或圖式的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)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?cè)诙鄶?shù)情況下做出適應(yīng)性行為。因?yàn)榇竽X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(shí)候正確”的算法。但代價(jià)是，這些適應(yīng)性模型（比如圖式）偶爾會(huì)出錯(cuò)，當(dāng)你遇到大腦中存儲(chǔ)的普遍規(guī)律之外的特殊例外時(shí)，就會(huì)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(shí)，基于常規(guī)圖式（routine schemas）的大腦會(huì)做出非適應(yīng)性決策，因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)世界進(jìn)行假設(shè)。這正是錯(cuò)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(cuò)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(cè)，但在特定情境下，這種預(yù)測(cè)可能并不成立。但只要預(yù)測(cè)有用，是否絕對(duì)正確并不重要，對(duì)吧？

艾莉森·普雷斯頓：正是如此。錯(cuò)誤記憶有時(shí)具有適應(yīng)性，有時(shí)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(jì)算能力來在大部分時(shí)間內(nèi)把事情做對(duì)。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(cè)有時(shí)會(huì)出錯(cuò)。

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(gè)，但既然你已提到成熟大腦，那我們就先聊這個(gè)。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(shí)我聯(lián)想到你之前說的"成年人大腦的80%能正確行事"，這個(gè)比例具體如何體現(xiàn)？又比如青少年，你的研究顯示他們會(huì)主動(dòng)抑制過去的細(xì)節(jié)，而兒童則不會(huì)。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(gè)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(duì)的，這更接近于適應(yīng)性行為的范疇。在我們針對(duì)成熟個(gè)體的研究中，已證明這種知識(shí)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(dòng)。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(dòng)，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(duì)知識(shí)形成機(jī)制顯然有重大意義。實(shí)際上，人類對(duì)大腦如何形成和運(yùn)用知識(shí)的理解仍處于早期階段，因?yàn)橹钡郊s20年前，學(xué)界還認(rèn)為記憶系統(tǒng)在7歲時(shí)就已發(fā)育完成。直到最近，我們才修正觀點(diǎn)，認(rèn)識(shí)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(gè)開放的研究方向，需要更多探索。我對(duì)發(fā)育中的大腦之所以有上述想法，是因?yàn)榧词乖谇啻浩冢ｑR體也不成熟。當(dāng)我們學(xué)習(xí)新事物時(shí)，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(shí)，當(dāng)我和你討論圖式，你會(huì)自然聯(lián)想到之前與其他嘉賓的對(duì)話。這不僅影響你當(dāng)前的注意力，還塑造了你對(duì)我所講內(nèi)容的編碼方式。

我們使用現(xiàn)有的知識(shí)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(huì)輕易激活先前知識(shí)，而更傾向于孤立地對(duì)待每段學(xué)習(xí)經(jīng)歷。如果想讓孩子們意識(shí)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(shí)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(shí)的高度分化者（super differentiators），他們傾向于將經(jīng)驗(yàn)拆解為孤立單元。

艾莉森·普雷斯頓：我正要談到這一點(diǎn)。他們甚至缺乏經(jīng)驗(yàn)間的再激活（reactivate），他們最終對(duì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)形成正交表征（orthogonal representations），因?yàn)樗麄兪褂貌煌窠?jīng)集群在不同時(shí)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(huì)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(gè)成年人，會(huì)把這些經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來，形成一個(gè)"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(qǐng)?jiān)试S我將大腦的運(yùn)作稍作擬人化比喻，當(dāng)面對(duì)重疊的記憶內(nèi)容時(shí)，成人的大腦會(huì)啟動(dòng)信息抑制機(jī)制，導(dǎo)致經(jīng)驗(yàn)被存儲(chǔ)為高度分化的獨(dú)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(yàn)引發(fā)記憶表征沖突時(shí)，成年人的前額葉會(huì)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(yàn)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(chǔ)策略，通過抑制重疊內(nèi)容來維持信息的獨(dú)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(jià)。

我的研究核心之一正是推斷性推理（inferential reasoning）。在實(shí)驗(yàn)中，我常要求參與者通過聯(lián)結(jié)不同時(shí)間的學(xué)習(xí)事件來調(diào)用知識(shí)。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(huì)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(diǎn)，相比之下，成年人做這件事則要容易得多，因?yàn)樗麄冊(cè)谟洃浿幸呀?jīng)形成了A和C之間的直接關(guān)聯(lián)。他們有一個(gè)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?yàn)樗麄儞碛歇?dú)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(huì)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(gè)獨(dú)立事件，并在推理時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(cuò)。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(shí)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(yàn)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(shí)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(gè)體隨時(shí)間推移在知識(shí)形成方式上的轉(zhuǎn)變，試圖揭示他們何時(shí)開始以不同模式構(gòu)建知識(shí)。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了沒有明確正確答案的推理任務(wù)，所謂的“正確答案”實(shí)際上是用來對(duì)底層知識(shí)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(shí)結(jié)構(gòu)本身，無關(guān)對(duì)錯(cuò)。

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

在經(jīng)典恐懼條件反射范式中，研究人員將嚙齒類動(dòng)物放入實(shí)驗(yàn)箱并施加足部電擊，動(dòng)物會(huì)學(xué)會(huì)恐懼這個(gè)特定空間環(huán)境。在一項(xiàng)改良實(shí)驗(yàn)中，研究者分別測(cè)試了幼年、青少年和成年嚙齒類動(dòng)物的反應(yīng)。當(dāng)處于即時(shí)情境（immediate situation）中時(shí)，所有年齡組被放入實(shí)驗(yàn)箱時(shí)都會(huì)表現(xiàn)出僵直反應(yīng)（freeze response），這是嚙齒類動(dòng)物對(duì)足部電擊的典型恐懼行為。

實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于記憶檢索階段，也就是24或48小時(shí)后，研究人員將嚙齒類動(dòng)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(jí)有趣的是，研究人員偶然將這些青少年期的嚙齒類動(dòng)物在成年后用于另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)時(shí)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(gè)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?cè)谇嗌倌陼r(shí)期選擇不去使用那段記憶。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)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(dòng)物在提取恐懼情境時(shí)，會(huì)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(gè)人認(rèn)為青春期是一個(gè)探索的時(shí)期。那段時(shí)間你會(huì)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(gè)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(huì)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(dòng)抑制的部分真的很有趣。當(dāng)你談?wù)撃切﹪X動(dòng)物研究時(shí)，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(shí)期的嚙齒動(dòng)物仍然在海馬體中編碼記憶。互補(bǔ)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的理念認(rèn)為，隨著時(shí)間的推移，海馬體才會(huì)將信息發(fā)送到皮層，而皮層需要很長時(shí)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?shí)不是。

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(diǎn)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(chǔ)于海馬體，只是被主動(dòng)抑制；而當(dāng)它們成年后被放回籠子時(shí)，是否需海馬體重新提取？這一點(diǎn)尚不明確。

我認(rèn)為研究者尚未通過特定實(shí)驗(yàn)操作來驗(yàn)證這一假設(shè)，但這仍是一個(gè)有價(jià)值的思考方向。記憶系統(tǒng)可能存在某種動(dòng)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(diǎn)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(dòng)抑制肯定存在。

艾莉森·普雷斯頓：是的，沒錯(cuò)。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(cuò)，這正是我孩子"的行為模式。我們可以憑直覺上知道這一點(diǎn)，但仍不清楚其成因、這種模式對(duì)人類大腦的適應(yīng)性意義，以及具體轉(zhuǎn)變的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。我認(rèn)為這對(duì)于理解如何教育孩子很重要，因?yàn)?strong>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(shí)，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(gè)特定時(shí)間點(diǎn)的能力和傾向，這就是我們希望通過這項(xiàng)研究達(dá)到的目標(biāo)。我還認(rèn)為這對(duì)理解心理健康障礙和風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)，因?yàn)樗麄兎浅＞哂刑剿餍裕?strong>他們不會(huì)利用已有知識(shí)或觀察他人行為來獲取經(jīng)驗(yàn)，而是更傾向于自己親身經(jīng)歷。

我認(rèn)為這對(duì)于我們思考記憶系統(tǒng)在發(fā)展過程中如何運(yùn)作和變化，對(duì)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(shí)大腦開始主動(dòng)抑制冗余細(xì)節(jié)，因?yàn)槟阋呀⒎€(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(shí)結(jié)束，此時(shí)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(shí)來構(gòu)建了一個(gè)具有適應(yīng)性的圖式，它能讓你在80%的時(shí)間里做出正確的決定，并能接受20%的出錯(cuò)率。你的認(rèn)知模式從追求掌握特定實(shí)例的詳盡知識(shí)，轉(zhuǎn)向建立盡可能普適化的知識(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(huì)在圖式中保留對(duì)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(duì)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?yàn)槲覀兛偸窃诟滤鼈儯菚?huì)存在某個(gè)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(huì)保留圖式中那些更明確的或者有助于區(qū)分在什么時(shí)候該做什么的部分。

保羅·米德爾布魯克斯：你可以有一個(gè)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(diǎn)吃的，這一點(diǎn)上它們有很多共同之處。你在餐廳里所采取的行動(dòng)和做出的預(yù)測(cè)，會(huì)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(xiàng)的關(guān)鍵點(diǎn)會(huì)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(huì)被壓縮處理，因?yàn)閮烧叩男袨槟Ｊ皆诒举|(zhì)上是一致的。

我認(rèn)為，圖式中解析度較高的部分實(shí)際上會(huì)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?cè)谛颅h(huán)境中泛化應(yīng)用既有知識(shí)。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(shí)大腦會(huì)觸發(fā)圖式更新，你會(huì)意識(shí)到"我需要在此建立新分支，因?yàn)橹疤畛涞?，也就是?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(chǎng)的行為，獨(dú)自旅行和與家人一起旅行時(shí)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(huì)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(gè)問題，再用它應(yīng)對(duì)那個(gè)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(cuò)。

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(gè)極富洞見的問題！我們和其他人確實(shí)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(yàn)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(duì)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(yàn)再激活，如提取過去事件與新經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)，是創(chuàng)造力的核心。因?yàn)檫@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(yàn)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(yàn)的關(guān)聯(lián)）是最獨(dú)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(yàn)時(shí)大腦選擇喚醒多少過往經(jīng)驗(yàn)。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(diǎn)。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?yàn)槲冶救司褪歉呔S思考者。

艾莉森·普雷斯頓：哈哈你說得對(duì)。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(shí)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(gè)復(fù)雜議題。我的團(tuán)隊(duì)雖未專注創(chuàng)造力研究，但確實(shí)有人觀察到知識(shí)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(gè)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(gè)經(jīng)典說法：數(shù)學(xué)家過了24歲就“完蛋了”，因?yàn)樗麄儎?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(duì)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(gè)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(gè)詞嗎？我記不太清了。

艾莉森·普雷斯頓：是的，我有時(shí)候會(huì)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(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)時(shí)，其放電模式本應(yīng)占據(jù)100維空間，但實(shí)際行為中，比如做伸手等動(dòng)作時(shí)，這些活動(dòng)會(huì)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(shí)以及如何執(zhí)行伸手動(dòng)作。

編譯補(bǔ)充：舉個(gè)例子，就像100個(gè)人各自亂跳是“群魔亂舞”（高維自由），但一旦跳廣場(chǎng)舞，所有人都會(huì)跟著領(lǐng)隊(duì)的動(dòng)作整齊劃一（低維規(guī)律模式），這個(gè)集體動(dòng)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(gè)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(huì)在系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)家面前使用“流形”這個(gè)詞。出于同樣的原因，他也會(huì)說：“哦，流形（又來了）?！?/p>

我覺得這個(gè)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(gè)空間本身就是一個(gè)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?yàn)榱餍问峭ㄟ^測(cè)量神經(jīng)活動(dòng)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(jì)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(cè)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(huì)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(cè)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(gè)都包含其他三幅圖像。

早期研究發(fā)現(xiàn)，成熟的大腦會(huì)直接建立籃球到植物的跨層級(jí)關(guān)聯(lián)，且所有三元組的神經(jīng)表征在腦中幾何對(duì)齊，也就是說，預(yù)測(cè)“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(cè)路徑遍歷方式，且該預(yù)測(cè)適用于任務(wù)的其他層面，則構(gòu)成真實(shí)圖式。從某種意義上說，這是二級(jí)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(duì)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(jí)推斷（first level inference），但無法實(shí)現(xiàn)表征對(duì)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(huì)把籃球和植物聯(lián)系起來，但他們不一定會(huì)把它與其他所有事物對(duì)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(cè)哪些個(gè)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(cè)這類任務(wù)的表現(xiàn)，連接越強(qiáng)，神經(jīng)幾何對(duì)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(huì)影響任務(wù)能力。我們對(duì)此類個(gè)體差異的驅(qū)動(dòng)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(gè)懸而未決的問題。比如，神經(jīng)表征高度對(duì)齊一定是優(yōu)勢(shì)嗎？可能未必，過度對(duì)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(jì)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(duì)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(duì)吧？

艾莉森·普雷斯頓：整個(gè)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(cè)你完成這項(xiàng)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(huì)在MRI掃描中自動(dòng)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(cè)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(shí)，實(shí)際上正在自動(dòng)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(shí)候。我可能——

艾莉森·普雷斯頓：我要明確一點(diǎn)，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(duì)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(duì)齊時(shí)，即標(biāo)志認(rèn)知地圖的形成。

保羅·米德爾布魯克斯：沒錯(cuò)，但還不是圖式。

艾莉森·普雷斯頓：是的，因?yàn)閳D式必須包含時(shí)序性行動(dòng)計(jì)劃，也就是“先做什么，后做什么”。這是我對(duì)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(shí)序性內(nèi)涵間接劃定了其外延，圖式必須包含時(shí)間與行動(dòng)序列。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯(cuò)，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(diǎn)，是因?yàn)槲覀冃枰鞔_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(cè)？類別可以告訴我某個(gè)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(dòng)序列（比如“如何訓(xùn)練貓”），也不包含高度互聯(lián)的知識(shí)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(shí)，你可能會(huì)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(dòng)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(cuò)，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(jí)化的復(fù)雜性結(jié)構(gòu)，每一層級(jí)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(duì)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(píng)

保羅·米德爾布魯克斯：有一點(diǎn)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(diǎn)是要求對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行操作定義。你是否認(rèn)為，神經(jīng)科學(xué)對(duì)心理學(xué)的批評(píng)，如“圖式”等術(shù)語過于泛化、缺乏實(shí)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(duì)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(chǎng)景，這種“似曾相識(shí)”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(gè)人時(shí)，你會(huì)說：“哦，六個(gè)月前我在某個(gè)健身房上芭蕾課的時(shí)候見過他。”你可能甚至不記得他的名字，但你有更多關(guān)于你在哪里認(rèn)識(shí)他、為什么認(rèn)識(shí)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(duì)也不對(duì)。

保羅·米德爾布魯克斯：這甚至都不能說是錯(cuò)的。

艾莉森·普雷斯頓：傳統(tǒng)模型并不算錯(cuò)誤，但過于籠統(tǒng)。大腦通過突觸可塑性，即從單個(gè)細(xì)胞到大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行“計(jì)算”，最終涌現(xiàn)出回憶的體驗(yàn)。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(hào)、細(xì)胞活動(dòng)到系統(tǒng)級(jí)協(xié)作的復(fù)雜過程。這些術(shù)語本身并非錯(cuò)誤，但它們無法解釋“為何我能記得六個(gè)月前在健身房見過某人”這一體驗(yàn)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(duì)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?yàn)檫@樣聽起來更簡單。

艾莉森·普雷斯頓：大腦對(duì)所有事情都會(huì)采用捷徑和啟發(fā)式方法。

保羅·米德爾布魯克斯：沒錯(cuò)。

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(gè)術(shù)語是什么意思。實(shí)際上，你提到的熟悉感和回憶的區(qū)分讓我想到了它，因?yàn)楹芏嚓P(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(cuò)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(yàn)時(shí)，該描述對(duì)于弄懂這些體驗(yàn)背后的實(shí)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(shí)候都不足以表達(dá)我想表達(dá)的內(nèi)容。這并不是因?yàn)槲沂且粋€(gè)高維度思考者，而是因?yàn)槲矣X得語言本身的表達(dá)能力是有限的。

艾莉森·普雷斯頓：有時(shí)候確實(shí)如此。這也是為什么在思考圖式時(shí)，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(shí)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(chǔ)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(duì)該術(shù)語或原理的語言定義可能也會(huì)隨之調(diào)整。這是一個(gè)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(chǔ)信息的本質(zhì)，應(yīng)如何修正定義？

信息論對(duì)圖式研究的影響

艾莉森·普雷斯頓：我受到了計(jì)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(shí)際信息時(shí)，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(shí)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(duì)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(shí)際上對(duì)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(yàn)證，但極具探索價(jià)值。我們推測(cè)，在學(xué)習(xí)新經(jīng)驗(yàn)時(shí)，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(dòng)抑制舊知識(shí)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(shí)候模糊或出錯(cuò)的地方，源于對(duì)目標(biāo)無關(guān)維度的主動(dòng)壓縮。當(dāng)你后來需要使用基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，你可能會(huì)錯(cuò)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(gè)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(jià)值在于，它為我們提供了量化知識(shí)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的工具，無論是通過個(gè)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(cè)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(gè)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(shí)研究領(lǐng)域非常熱門，他用互信息和因果傳遞解釋意識(shí)。

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(hào)集合。但你之前提到，圖式本質(zhì)上是目標(biāo)驅(qū)動(dòng)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(hào)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?yàn)槟繕?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(shí)驗(yàn)室已啟動(dòng)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(shí)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(shí)編碼，他大量運(yùn)用大語言模型（LLMs）解析這一過程。我們的合作源于一個(gè)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(shí)的神經(jīng)機(jī)制。

我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)間節(jié)點(diǎn)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(cè)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(cuò)，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(shí)間節(jié)點(diǎn)及其信息采樣模式。對(duì)于更簡化的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，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(diǎn)，無論是指導(dǎo)人類被試的實(shí)驗(yàn)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(shí)獲取方式。

這真的很有趣?；氐綀D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(shí)際應(yīng)用傾向仍較低。這說明他們?cè)谕瓿蛇@件事上存在一些根本性的局限，但你可以給他們?cè)O(shè)定一個(gè)預(yù)期目標(biāo)，引導(dǎo)其認(rèn)知發(fā)展路徑。

該研究由我實(shí)驗(yàn)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(gè)例子類似但更貼近現(xiàn)實(shí)的范式。你可以學(xué)習(xí)一個(gè)事實(shí)，這屬于語義知識(shí)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(gè)體信息處理路徑。成人的認(rèn)知系統(tǒng)存在差異，不同個(gè)體對(duì)“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(gè)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(duì)具體任務(wù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，明確哪些變量需要量化，并評(píng)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(jì)出更好的任務(wù)。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯(cuò)。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(duì)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(duì)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(shí)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(shí)，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(jì)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(shí)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(xiàng)。

艾莉森·普雷斯頓：我將從兩個(gè)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(duì)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(yàn)（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?cè)谕评砗脱堇[等方面還比較薄弱。而這正是人工智能領(lǐng)域目前重點(diǎn)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(shí)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(xiǎn)。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(cè)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(cè)敘事中的下一個(gè)詞，這源于其對(duì)人類語言整體特征的統(tǒng)計(jì)建模。這對(duì)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)極具價(jià)值，例如，向受試者呈現(xiàn)自然敘事時(shí)，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(gè)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(chǔ)存，其細(xì)節(jié)較為精確，你會(huì)原樣復(fù)述這三種垃圾食品。

但多數(shù)人會(huì)用圖式來回憶。有些人在編碼這個(gè)故事時(shí)，心里可能會(huì)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?！眱H此而已。而另一些人可能會(huì)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(shí)候圖式就開始變得有趣了，他們會(huì)說：“哦，他們吃了一堆垃圾食品。有好多士力架，還吃了披薩?！彼麄兘o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(huì)這樣做，他們會(huì)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(shí)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(huì)有不同的表現(xiàn)，既會(huì)有簡單回憶，也會(huì)有詳細(xì)描述呢？

艾莉森·普雷斯頓：個(gè)體差異本身便是研究重點(diǎn)，關(guān)鍵機(jī)制不僅存在于回憶階段，記憶編碼過程的運(yùn)作方式同樣至關(guān)重要。例如，當(dāng)聽到“角色吃垃圾食品”時(shí)，某些人會(huì)主動(dòng)忽略具體食物種類，因?yàn)檫@與故事主旨無關(guān)。但當(dāng)你要求他們?cè)敿?xì)回憶時(shí)，他們反而會(huì)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(huì)作為提取細(xì)節(jié)的入口。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯(cuò)。這就是虛假記憶產(chǎn)生的原因。就像是我運(yùn)用自己的圖式重現(xiàn)了一些當(dāng)時(shí)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(huì)出現(xiàn)虛假記憶。

這種情況在概念和詞匯方面也會(huì)出現(xiàn)。

大型語言模型的獨(dú)特價(jià)值所在，它能從信息論視角預(yù)測(cè)人類在何時(shí)會(huì)選擇高維編碼或低維編碼。例如，模型可量化分析某個(gè)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(duì)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(duì)這些敘事進(jìn)行評(píng)估，問他們：“這些故事中，哪一個(gè)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(shí)狀態(tài)的刺激材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cuò)。你可以用這些模型以有趣的方式來測(cè)試哪些內(nèi)容對(duì)人們來說真正具有記憶點(diǎn)。

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(shí)際上在“編碼”受眾的圖式形成路徑。

艾莉森·普雷斯頓：沒錯(cuò)。

保羅·米德爾布魯克斯：這其實(shí)就是作家的本職工作。

艾莉森·普雷斯頓：確實(shí)，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(gè)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(dòng)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(jì)？

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(shí)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(shí)，認(rèn)知機(jī)制與計(jì)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(jì)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(cè)。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(jì)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(huì)不同意這種觀點(diǎn)。

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(jí)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(huì)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(shí)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(cuò)。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(shí)候你看電影時(shí)，并沒有臺(tái)詞，只有動(dòng)作。有時(shí)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(cè)和意外（如突然的寂靜預(yù)示危險(xiǎn)）構(gòu)建意義，而人工智能模型目前還做不到這一點(diǎn)。

保羅·米德爾布魯克斯：你會(huì)如何構(gòu)建一個(gè)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(shí)有人在研究這個(gè)。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(cè)。這是人工智能領(lǐng)域的一個(gè)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(shí)證研究真實(shí)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(dòng)的代理模型，進(jìn)而反推真實(shí)大腦的運(yùn)作機(jī)制。如果能用模型預(yù)測(cè)腦活動(dòng)，你認(rèn)為這是有價(jià)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(duì)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(cè)量框架。

當(dāng)前模型并非試圖復(fù)現(xiàn)人腦，而是作為計(jì)算工具。例如，模型如何通過特定計(jì)算預(yù)測(cè)行為？我們可進(jìn)一步驗(yàn)證這些計(jì)算是否與腦活動(dòng)關(guān)聯(lián)。這才是它們的核心價(jià)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(cè)符合實(shí)際行為數(shù)據(jù)，就能構(gòu)建一個(gè)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(shí)如此。

保羅·米德爾布魯克斯：如果只需針對(duì)特定問題（如預(yù)測(cè)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(shí)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(yàn)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(jiān)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(shí)神經(jīng)元的生物復(fù)雜性相比，簡直像用蒸汽機(jī)圖紙?jiān)旎鸺?/p>

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(shí)驗(yàn)室到真實(shí)場(chǎng)景

——對(duì)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)候這方面的研究確實(shí)對(duì)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(shí)應(yīng)用到育兒中。

艾莉森·普雷斯頓：我確實(shí)會(huì)這樣。比如當(dāng)我的青少年孩子做出沖動(dòng)行為時(shí)，我會(huì)想：“這是因?yàn)樗麄兊那邦~葉皮層（注：負(fù)責(zé)決策與沖動(dòng)控制的腦區(qū)）尚未發(fā)育成熟?！边@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(cuò)時(shí)，我會(huì)用開玩笑的口吻這么說。但更多時(shí)候，我內(nèi)心會(huì)默念：“別被激怒，他們的大腦本就該如此運(yùn)作?！边@種科學(xué)視角讓我更平和地應(yīng)對(duì)青春期行為。

保羅·米德爾布魯克斯：不過，孩子們會(huì)認(rèn)同這種解釋嗎？

艾莉森·普雷斯頓：有時(shí)候會(huì)吧。

保羅·米德爾布魯克斯：你之前私下提到，很驚訝于孩子們?cè)谒麄兂砷L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(dú)立個(gè)體的存在，并理解他們的行為反應(yīng)并非針對(duì)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(duì)。

保羅·米德爾布魯克斯：確實(shí)有幫助。

艾莉森·普雷斯頓：還有一件事，我女兒上高中的時(shí)候被診斷出患有多動(dòng)癥。我們讓她做了基因檢測(cè)，以便了解哪種藥物對(duì)她最有效。我們發(fā)現(xiàn)她大腦中的D2受體過于活躍，會(huì)將多巴胺從突觸間隙中清除得太快。這會(huì)帶來一些影響。另外，我拿出大學(xué)時(shí)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(dòng)癥，因?yàn)樗靼琢吮澈蟮纳飳W(xué)原理，也讓她意識(shí)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(huì)再覺得這個(gè)問題有多獨(dú)特了。

艾莉森·普雷斯頓：某種意義上，她的大腦以獨(dú)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(shí)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(duì)了那些艱難時(shí)刻。我常利用神經(jīng)科學(xué)知識(shí)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(shí)驗(yàn)室中一樣系統(tǒng)化，更多時(shí)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(shí)驗(yàn)室里的學(xué)生們，你在招聘的時(shí)候會(huì)掃描他們的大腦，看看他們大腦的分化和整合能力如何，對(duì)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(gè)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(shí)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(shí)間序列的重要性，以及它們與目標(biāo)的關(guān)聯(lián)，這對(duì)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(gè)問題解決了。我現(xiàn)在對(duì)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(cuò)，它是對(duì)實(shí)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?cè)谟齼哼^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。看來，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(yàn)，本文對(duì)聽稿進(jìn)行了適當(dāng)?shù)鼐庉嫛?/p>

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