科技日报记者 张盖伦
从只会死记硬背到真正理解规律、举一反三，人类的灵活推理能力是如何发展起来的？近日，北京师范大学心理学部认知神经科学与学习国家重点实验室柳昀哲课题组给出了他们的回答：大脑内嗅皮层的“类网格编码”就像一个抽象知识的导航系统，其随着年龄发展逐渐成熟，支撑推理能力与知识同化能力的提升。25日，相关论文在线发表于国际学术期刊《细胞》。
发展心理学家皮亚杰早已提出，儿童认知发展的本质不在于积累了多少知识，而在于逐渐获得一种从零散经验中抽取关系结构的能力，形成可迁移的图式。但“图式”这一心理学概念长期缺乏神经层面的直接证据。
近年来，认知神经科学发现，大脑内嗅皮层中的网格细胞以六边形周期性放电模式实现空间导航，而且，这一机制似乎并不局限于物理空间——它可能同样参与了抽象概念知识的组织。
究竟是否如此？为寻找答案，柳昀哲团队开展了一项针对8到25岁人群的研究。团队设计了一套特殊实验：让参与者学习25个虚拟角色在“攻击力”和“防御力”两个维度的属性，但没有告诉他们，这些角色背后暗藏着一张结构化的“关系地图”。在随后的脑成像扫描中，参与者需要回答数百道从未见过的新题。这些题无法靠死记硬背完成，只有在脑中自发建立起知识地图的人才能做出正确推断。
结果显示，随着年龄增长，人类大脑内嗅皮层中的类网格编码显著增强，为抽象知识提供了类似“地图坐标系”的神经基础；内侧前额叶皮层则在此之上编码知识之间的关系距离，将孤立信息织入网络。两者协同，共同支撑了推理能力随年龄的持续提升。这张认知地图还具有持续生长的能力。当新知识被引入时，内嗅皮层的类网格编码保持稳定对齐，使新旧知识得以无缝整合；内侧前额叶构建新旧知识连接，成为同化新知识能力持续发展的核心基础。
论文第一作者、北京师范大学博士生瞿宇堃告诉科技日报记者，该成果不仅从神经科学层面为皮亚杰的“图式发展”理论提供了直接证据，还有望为儿童高效学习与认知能力培养提供精准的神经科学依据。
柳昀哲透露，目前实验室正持续推进两条交叉线路研究：一是对儿童高级认知能力的发展轨迹开展纵向追踪，推动脑科学与AI赋能教育；二是以人类高级认知能力的发展规律为基础，为研究具备主动探索与泛化能力的AI智能体提供认知计算基础。
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