當(dāng)我們還是孩子時(shí)，世界往往由零散的事實(shí)組成——貓會(huì)叫、水是濕的、紅色是顏色。隨著年齡增長(zhǎng)，我們逐漸學(xué)會(huì)將這些孤立的知識(shí)點(diǎn)連接起來(lái)，形成一張相互關(guān)聯(lián)的“知識(shí)地圖”，從而能夠推斷出未曾直接學(xué)習(xí)過(guò)的關(guān)系。這種結(jié)構(gòu)化知識(shí)的形成，是認(rèn)知發(fā)展的重要標(biāo)志，但長(zhǎng)期以來(lái)，其背后的神經(jīng)機(jī)制一直是個(gè)謎。

2026年3月26日，在線發(fā)表于《細(xì)胞》雜志的一項(xiàng)研究中，北京師范大學(xué)柳昀哲團(tuán)隊(duì)完成了題為“Development of non-spatial grid-like neural codes tracks inference and intelligence”的研究。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)203名8至25歲的參與者進(jìn)行了功能性磁共振成像掃描，發(fā)現(xiàn)大腦內(nèi)嗅皮層中類似網(wǎng)格細(xì)胞的神經(jīng)編碼隨著年齡增長(zhǎng)而增強(qiáng)，為理解皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論提供了神經(jīng)層面的解釋。瞿宇堃為第一作者。

研究團(tuán)隊(duì)首先讓參與者學(xué)習(xí)一個(gè)由25個(gè)“怪物”組成的二維知識(shí)地圖，每個(gè)怪物都有攻擊力和防御力兩個(gè)獨(dú)立的屬性維度。參與者只學(xué)習(xí)了相鄰物體之間的等級(jí)差異，并未被告知潛在的二維結(jié)構(gòu)。在掃描過(guò)程中，他們需要推斷跨越兩個(gè)維度的物體關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，年齡與推斷能力呈顯著正相關(guān)，8歲兒童在需要整合兩個(gè)維度的復(fù)雜推斷任務(wù)中表現(xiàn)接近隨機(jī)水平，而成年人的準(zhǔn)確率則顯著提升。即便控制了記憶能力的差異，年齡對(duì)推斷能力的影響依然顯著。

為了揭示背后的神經(jīng)機(jī)制，研究人員采用三種獨(dú)立的方法在內(nèi)嗅皮層中檢測(cè)到了網(wǎng)格狀編碼——一種具有六重對(duì)稱性的神經(jīng)活動(dòng)模式。這種編碼隨年齡增長(zhǎng)而增強(qiáng)，并與推斷能力正相關(guān)。中介分析表明，內(nèi)嗅皮層的網(wǎng)格狀編碼介導(dǎo)了年齡對(duì)推斷能力的影響。值得注意的是，這種網(wǎng)格狀編碼在8-12歲兒童群體中與推斷能力的相關(guān)性最強(qiáng)，暗示這是認(rèn)知地圖發(fā)展的關(guān)鍵窗口期。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，內(nèi)側(cè)前額葉皮層編碼了物體之間的歐幾里得距離，即“距離編碼”。當(dāng)推斷軌跡與內(nèi)嗅皮層網(wǎng)格編碼的朝向一致時(shí)，內(nèi)側(cè)前額葉皮層的距離編碼更強(qiáng)，表明當(dāng)前地圖表征建立在網(wǎng)格狀圖式的基礎(chǔ)之上。在結(jié)構(gòu)層面上，內(nèi)嗅皮層的灰質(zhì)體積隨年齡增長(zhǎng)而增加，而內(nèi)側(cè)前額葉皮層則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，兩者到25歲后趨近穩(wěn)定。內(nèi)嗅皮層與內(nèi)側(cè)前額葉皮層之間的白質(zhì)連接，尤其是扣帶束，隨年齡增長(zhǎng)而增強(qiáng)，并與推斷能力相關(guān)。

當(dāng)引入四個(gè)新物體后，研究者發(fā)現(xiàn)內(nèi)嗅皮層的網(wǎng)格編碼保持穩(wěn)定，這種穩(wěn)定性有助于新知識(shí)的同化。內(nèi)側(cè)前額葉皮層的距離編碼則獨(dú)立于內(nèi)嗅皮層，選擇性支持新知識(shí)的整合過(guò)程。最后，通過(guò)將神經(jīng)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)化智力測(cè)試進(jìn)行典型相關(guān)分析，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)內(nèi)嗅皮層的網(wǎng)格編碼和內(nèi)側(cè)前額葉皮層的距離編碼能夠顯著預(yù)測(cè)瑞文推理測(cè)驗(yàn)得分，表明這些神經(jīng)表征追蹤著個(gè)體的流體智力水平。

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