眶额皮层中先前图式的持久表征促进对冲突图式的学习

为何心理捷径既有助也有害

日常生活依赖心理捷径：一旦你学会了开车或使用新应用的规则，就能在新情境中重复使用这些技能。但这些被称为图式的捷径在规则突然改变时也会误导你，比如在车辆靠相反一侧行驶的国家开车。本研究探讨大脑如何处理彼此冲突的旧规则与新规则，以及坚持旧图式是在帮助还是阻碍学习新图式。

训练大鼠在冲突规则间切换

研究人员训练大鼠完成一系列基于气味的选择任务，这些任务表面上看相同，但遵循不同的隐藏规则。在第一阶段，大鼠学习“与上一试比较”的规则：只有当当前气味与刚闻到的气味不同，才会获得糖水奖励。掌握后进入第二阶段，使用完全相同的气味线索，但奖励现在仅取决于每种气味的身份，而非与上一试的比较。这个新的“身份”规则与先前的比较规则直接冲突。另有一组对照大鼠从一开始只学习身份规则，因此它们的大脑从未需要同时处理先前的比较规则。

大脑决策区如何追踪隐藏规则

在大鼠学习并在规则间切换时，团队记录了位于眼睛上方的一个决策区——眶额皮层中单个神经元与细胞群的活动。当大鼠最初习得比较规则时，越来越多的眶额神经元在有奖励与无奖励试次之间表现出不同的放电模式，群体活动也清晰地区分出遵循该规则的试次。引入身份规则后，该脑区迅速重组，使其活动按在新规则下是否有奖励来分组气味。关键是，旧的比较规则的痕迹并未消失：许多神经元以及整体活动模式继续携带有关在旧规则下该试次是否会被奖励的信息，即便行为已完全遵循新规则。那些从未学过比较规则的对照大鼠几乎没有这种“幽灵”信号。

旧图式与新图式并行存储，而非被覆盖

更深入的分析显示，眶额皮层的神经元趋向于专门化：大多数神经元在旧规则或新规则下分别对有奖与无奖发出信号，但很少同时对两者发声。在群体水平上，两种规则的活动可沿着大致独立的“轴”来解读，这意味着该脑区实际上容纳了两张重叠但部分独立的任务地图。经过训练的分类器可以可靠地从神经数据中解码出当前适用的是哪条规则，以及在另一条规则下结果会如何。换言之，眶额皮层并没有抹去先前的图式，而是在构建新图式的同时，保留了一份清晰、并行的旧图式表征。

准确记忆旧规则何时有助于学习新规则

一个关键的意外发现是行为层面：对旧的、现已无关规则的更强神经表征并没有让大鼠更倾向于固守该规则。随着学习推进，大鼠实际上更善于忽视旧规则的预测，即使在旧规则会发出“去做”的信号的试次上也是如此，而这种改进在那些眶额活动最清晰编码旧规则的动物中最为显著。那些动物尽管并非在第一条规则上学得更快，却更迅速掌握了新的身份规则。在一项独立实验中，当研究者在初始图式巩固期间暂时抑制眶额神经元时，大鼠后来在将旧规则推广到新气味以及学习新的、冲突规则方面都遇到了困难。这表明，眶额皮层主动表征初始图式有助于大脑随后展现出灵活性。

对灵活思维与智能机器的启示

对普通读者而言，主要信息是大脑的决策回路在规则改变时并不简单地覆盖旧知识。相反，眶额皮层在构建新规则集的同时，保持着先前图式的详细痕迹并在后台运行。这种并行存储似乎支持而非阻碍灵活行为：通过保留一份“过去如何运作”的准确模型，大脑可以更好地发现该模型何时失效并据此调整以应对新需求。作者提出，这一策略——同时维护多张规则地图并有选择性地抑制或使用它们——可能为人工智能系统提供启发，使其避免灾难性遗忘，并在不抹除既有知识的情况下学习新任务。

引用: Maor, I., Atwell, J., Ascher, I. et al. Persistent representation of a prior schema in the orbitofrontal cortex facilitates learning of a conflicting schema. Nat Commun 17, 2610 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69330-2

关键词: 图式, 眶额皮层, 认知灵活性, 强化学习, 神经表征